什么是太阳能热发电？主要类型及优缺点一览

1.什么是太阳能热发电

通常所说的太阳能热发电技术，主要是指太阳能间接发电技术，就是通过聚光器将太阳福射能聚集，并将聚集到的能量通过热交换装置产生高温蒸汽，从而驱动蒸汽轮机发电。太阳能作为最有可能代替化石燃料的能源，具有很大的发展前景和空间。

2.太阳能热发电主要类型及优缺点

当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为太阳能槽式发电、太阳能塔式热发电、太阳能碟式热发电。

(1)槽式太阳能热发电

槽式发电是最早实现商业化的太阳能热发电系统。右图为一个槽式太阳能热发电系统。它采用大面积的槽式抛物面反射镜将太阳光聚焦反射到线形接收器(集热管)上，通过管内热载体将水加热成蒸汽，同时在热转换设备中产生高压、过热蒸汽，然后送入常规的蒸气涡轮发电机内进行发电。槽式抛物面太阳能发电站的功率为10~1000 MW，是目前所有太阳能热发电站中功率最大的。通常接收太阳光的采光板采用模块化布局，许多采光板通过串并联的方式，均匀的分布在南北轴线方向。为了保证发电的稳定性，通常在发电系统中加入化石燃料发电机。当太阳光不稳定的时候，化石燃料发电机补充发电，来保证发电的稳定性和实用性。一些国家已经建立起示范装置，对槽式发电技术进行深入的研究。

优点：1)具有商业运行的经验(1.2 10 kWh)，潜在的运行温度可达500 ℃(商业化运行的温度已达到400 ℃)。2)商业化的年净效率14 %。3)最低的材料要求。4)可以模块化或联合运行，可以采用蓄热降低成本。

缺点：导热油传热工质的使用限制了运行温度只能达到400 C，只能停留在中温阶段。

(2)塔式太阳能热发电

塔式太阳能热发电是采用大量的定向反射镜(定日镜)将太阳光聚集到一个装在塔顶的中央热交换器(接受器)上，接受器一般可以收集100MW的辐射功率，产生1100 C的高温。

塔式太阳能热发电技术最初用蒸汽，它可以直接推动汽轮机发电;但是由于太阳能随气候变化不定，因此蒸汽参数很难控制，而且热量损失大。上世纪90年代初，美国发明了一种盐塔式太阳能热发电装置，它改用盐熔液作为热载体并建立了一个10MW实验电站，所用的盐熔体由硝酸钾、硝酸钠和氯化钠的混合物构成，价格低廉、热传导性良好，可以在常压下储存在大型容器里;但是由于熔盐有相对高的凝固点(120 C~140 C)所流经的管路在系统启动时要进行预热。上世纪80年代后期，还有人提出采用空气作为热载体;空气的热传导性虽然不好，但它的工作温度范围大、操作简单、无毒性，不仅能和蒸汽驱动的汽轮机相连，还可以直接利用高温空气驱动燃气轮机，效率更高;在这种方案中，聚焦的光线被投射到一种透气材料(例如一种金属丝编织物)，空气从这种被加热的材料中通过，由于空气和这种集热材料的接触面很大，故传热很快，效率很高，而且可以把空气加热到700℃的高温。

优点:1)从中期来看具有高的转化效率和潜在的运行温度超过1000 C(56 5 C在10MW的电站中实现)。2)可高温蓄热。3)可联合运行

缺点：处于实验示范阶段，商业化的投资和运行成本需要证实。

(3)碟式太阳能热发电

碟式(又称盘式)太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能动力系统，是目前太阳能发电效率最高的太阳能发电系统，最高可达到29.4%。碟式系统的主要特征是采用碟(盘)状抛物面镜聚光集热器，该集热器是一种点聚焦集热器，可使传热工质加热到750℃左右，驱动发动机进行发电。这种系统可以独立运行，作为无电边远地区的小型电源，一般功率为10~25Kw，聚光镜直径约10~15m;也可用于较大的用户，把数台至十台装置并联起来，组成小型太阳能热发电站。

优点：1)非常高的转化效率，峰值效率30%。2)可模块化或联合运行。3)处于实验示范阶段。

缺点：商业化的可行性需要证实。大规模生产的预计成本目标需要证实。

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