太陽(yáng)能熱發(fā)電概述

　　太陽(yáng)能熱發(fā)電是利用太陽(yáng)能聚光器先將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，然后經(jīng)過(guò)各種方式轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)形式。

　　太陽(yáng)能熱發(fā)電包括： 聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電（CSP）、太陽(yáng)能半導(dǎo)體溫差發(fā)電、太陽(yáng)能煙囪發(fā)電、太陽(yáng)池發(fā)電和太陽(yáng)能熱聲發(fā)電等。

　　聚光太陽(yáng)能熱發(fā)電（CSP）是目前已經(jīng)商業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)形式。

　　CSP是通過(guò)“光-熱-功”的轉(zhuǎn)化過(guò)程實(shí)現(xiàn)發(fā)電的一種技術(shù)形式，其在原理上和傳統(tǒng)的化石燃料電站類似。二者最大的區(qū)別在于輸入的能源不同，太陽(yáng)能熱發(fā)電采用的是太陽(yáng)能： 聚光器將低密度的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成高密度的能量，經(jīng)由傳熱介質(zhì)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，通過(guò)熱力循環(huán)做功，實(shí)現(xiàn)到電能的轉(zhuǎn)換。

　　太陽(yáng)能熱發(fā)電基本原理

　　太陽(yáng)能光熱發(fā)電的原理是，通過(guò)反射鏡將太陽(yáng)光匯聚到太陽(yáng)能收集裝置，利用太陽(yáng)能加熱收集裝置內(nèi)的傳熱介太陽(yáng)能光熱發(fā)電的原理是，通過(guò)反射鏡將太陽(yáng)光匯聚到太陽(yáng)能收集裝置，利用太陽(yáng)能加熱收集裝置內(nèi)的傳熱介質(zhì)（液體或氣體），再加熱水形成蒸汽帶動(dòng)或者直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。光熱發(fā)電有槽式、塔式和碟式三種系統(tǒng)。

　　槽式

　　1、點(diǎn)聚焦技術(shù)： 定日鏡自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)，聚焦的陽(yáng)光反射到位于塔頂?shù)奈鼰崞鲀?nèi)。吸熱器加熱管內(nèi)的傳熱介質(zhì)，將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)變成熱能，再通過(guò)熱力循環(huán)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。

　　2、聚光比300-1000。系統(tǒng)綜合效率高。

　　3、吸熱器類型： 水/蒸氣、熔鹽、空氣等商業(yè)化初期的電站多使用水/蒸作為工作介質(zhì)（主要考慮到技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較小、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單）

　　4、傳熱介質(zhì)的工作溫度范圍在250~1200C，可采用汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)。

　　塔式

　　1、線聚焦技術(shù)： 采用拋物面槽式反射鏡將太陽(yáng)光聚集到位于焦線的吸熱管上，加熱管內(nèi)的傳熱工質(zhì)（油或水），然后經(jīng)熱交換器產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

　　2、聚光比在70-80之間; 系統(tǒng)綜合效率較低

　　3、吸熱器內(nèi)工作介質(zhì)： 合成油、水等，當(dāng)前介質(zhì)的工作溫度一般在400C以內(nèi)。

　　4、美國(guó)354MWSEGS電站建于上個(gè)世紀(jì)80年代，至今已運(yùn)行20多年。

　　碟式

　　1、點(diǎn)聚焦技術(shù)： 利用旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡，將入射陽(yáng)光聚集在鏡面焦點(diǎn)處在該處可放置太陽(yáng)能吸熱器吸收熱能加熱工質(zhì)驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，也可放置太陽(yáng)能斯特林發(fā)電裝置或高倍比聚光光伏系統(tǒng)（CPV）直接發(fā)電。

　　2、聚光比1000-3000; 系統(tǒng)效率高

　　3、單機(jī)規(guī)模小，非常適合分布式發(fā)電。今年1月份全球首座商業(yè)化碟式斯特林系統(tǒng)在美國(guó)投入運(yùn)行，總?cè)萘?.5MW，由60個(gè)單機(jī)25kW的系統(tǒng)組成。

　　4、截至2010年10月，美國(guó)加州批準(zhǔn)了總計(jì)1372.5MW的碟式斯特林電站項(xiàng)目。

　　太陽(yáng)能熱發(fā)電特點(diǎn)

　　太陽(yáng)能有兩種利用途徑：一種通過(guò)光電池把太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為電能，常見(jiàn)的利用途徑是太陽(yáng)能電池；另外一種通過(guò)太陽(yáng)能集熱器把太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為熱能，最簡(jiǎn)單的就是居家使用的屋頂熱水器。

　　利用太陽(yáng)熱能發(fā)電目前已成為全球風(fēng)險(xiǎn)投資的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域，其原理是通過(guò)聚光裝置把太陽(yáng)光線聚集在裝有某種液體的管道或容器。借助太陽(yáng)熱能，液體被加熱到一定溫度，產(chǎn)生蒸汽然后驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電，熱能轉(zhuǎn)化為電能。這種發(fā)電方式被人們稱為太陽(yáng)能熱發(fā)電。

　　由于太陽(yáng)能熱發(fā)電需要充足的太陽(yáng)直接輻射才能保持一定的發(fā)電能力，因此沙漠是最理想的建廠選址地區(qū)。與傳統(tǒng)的電廠相比，太陽(yáng)能熱電廠具有兩大優(yōu)勢(shì)：整個(gè)發(fā)電過(guò)程清潔，沒(méi)有任何碳排放；利用的是太陽(yáng)能，無(wú)需任何燃料成本。

　　太陽(yáng)能熱發(fā)電還有一大特色，那就是其熱能儲(chǔ)存成本要比電池儲(chǔ)存電能的成本低得多。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)普通的保溫瓶和一臺(tái)筆記本電腦的電池所存儲(chǔ)的能量相當(dāng)，但顯然電池的成本要高得多。能夠?qū)⑻?yáng)熱能儲(chǔ)存，就意味著太陽(yáng)能熱電廠可以克服傳統(tǒng)電廠發(fā)電可能中斷的弊端。

　　然而，價(jià)格成為影響太陽(yáng)能熱發(fā)電推廣的一大障礙。例如，在美國(guó)西南部，考慮聯(lián)邦稅收優(yōu)惠之后，太陽(yáng)能熱電廠的電價(jià)約合每度13美分到17美分。美國(guó)能源部已經(jīng)設(shè)定目標(biāo)，力圖到2015年把太陽(yáng)能熱發(fā)電的電價(jià)降到每度7美分到10美分，到2020年進(jìn)一步降到每度5美分到7美分，以使太陽(yáng)能熱發(fā)電可以與煤電等傳統(tǒng)發(fā)電方式相競(jìng)爭(zhēng)。

　　太陽(yáng)能熱發(fā)電的實(shí)例

　　實(shí)驗(yàn)電站

　　亞洲首座太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站——?dú)v經(jīng)6年科研攻關(guān)和施工建設(shè)，我國(guó)首個(gè)、亞洲最大的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電電站——八達(dá)嶺太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站在延慶建成，并于2012年8月成功發(fā)電。這也使我國(guó)成為繼美國(guó)、西班牙、以色列之后，世界上第四個(gè)掌握太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的國(guó)家。

　　作為國(guó)家“863”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目，整個(gè)項(xiàng)目研發(fā)從2006年年底啟動(dòng)，實(shí)驗(yàn)電站部分于2009年7月破土動(dòng)工。由于國(guó)內(nèi)沒(méi)有先例，項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)沒(méi)有技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)范，光是定日鏡的設(shè)計(jì)，就經(jīng)歷了四代研究才最后定型。

　　該實(shí)驗(yàn)電站位于八達(dá)嶺鎮(zhèn)大浮坨村，熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)基地占地208畝，基地內(nèi)包括一個(gè)高119米的集熱塔和100面共1萬(wàn)平方米的定日鏡。此次集熱塔正式竣工后，原來(lái)被放置在鋼塔上的吸熱器被成功安裝到集熱塔塔頂，正式投入使用。

　　2013年6月，該電站發(fā)電可并入國(guó)家電網(wǎng)。下半年，電站還將開(kāi)始建設(shè)1兆瓦槽式熱發(fā)電系統(tǒng)，投入使用后，發(fā)電量將進(jìn)一步增加。