槽式太阳能集热器集热性能分析

槽式太阳能热发电技术的现状及进展槽式太阳能热发电技术简介槽式太阳能热发电是利用槽式聚光镜将太阳光聚在一条线上，在这条线上安装着一个管状集热器，用来吸收太阳能，并对传热工质进行加热，再借助蒸汽的动力循环来发电。

槽式聚光器的抛物面对太阳进行的是一维跟踪，聚光比为10~100，温度可以达到400℃。

20世纪80年代中期槽式太阳能热发电技术就已经发展起来了，目前美国加利福尼亚州已经安装了354 MW的槽式聚光热发电站，其工作介质是导热油，换热器可以使导热油产生接近400℃的过热蒸汽来驱动汽轮机发电。

槽式太阳能热发电技术特点槽式太阳能热发电技术最主要的特点是使用了大量的抛物面槽式聚光器来收集太阳辐射能，并把光能直接转化为热能，通过换热器使水变成高温高压的蒸汽，并推动汽轮机来发电。

因为太阳能是不确定的，所以在传热工质中加了一个常规燃料辅助锅炉，以备应急之用。

槽式太阳能热发电的缺点是：（1）虽然这种线性聚焦系统的集光效率由于单轴跟踪有所提高，但很难实现双轴跟踪，致使余弦效应对光的损失每年平均达到30%。

（2）槽式太阳能热发电系统结构庞大，在我国多风、高风沙区域难以立足。

（3）由于线型吸热器的表面全部裸露在受光空间中无法进行绝热处理，尽管设计真空层以减少对流带来的损失，但是其辐射损失仍然随温度的升高而增加。

槽式太阳能热发电技术集热系统结构（一）集热管集热管是槽式太阳能热发电集热系统的一个关键部件，能够将反射镜聚集的太阳直接辐射能转换成热能，温度可达400℃。

目前使用的集热管内层为不锈钢管，外层为玻璃管加两端的金属波纹管。

内管涂覆有选择性吸收涂层，以实现聚集太阳直接辐射的吸收率最大且红外波再辐射最小。

两端的玻璃一金属封接与金属波纹管实现密封连接，提供高温保护，密封内部空间保持真空。

减少气体的对流与传导热损，又加上应用选择性吸收涂层-使真。

槽式集热器分类和应用槽式集热器是一种利用太阳能将光能转化为热能的设备，广泛应用于太阳能热水器、太阳能空调、太阳能发电等领域。

根据其不同的形式和结构，槽式集热器可以分为直线槽式集热器和折线槽式集热器。

直线槽式集热器是一种最常见的槽式集热器。

它由一个长而窄的集热槽构成，通常呈东西走向，且与地面保持一定的倾角。

集热槽内部覆盖着高吸收率和低发射率的涂层，可以有效吸收太阳辐射并将其转化为热能。

集热槽的两侧通常有一系列反射板，用于反射从上方来的散射光，增加光的入射角度，提高光的吸收效率。

直线槽式集热器的优点是结构简单、制造成本较低，适用于各种规模的太阳能热利用系统。

折线槽式集热器是一种改进型的槽式集热器。

与直线槽式集热器不同的是，折线槽式集热器的集热槽呈折线形状，可以增加集热槽的长度，提高吸收面积。

这种设计可以更充分地利用太阳能，提高集热效率。

折线槽式集热器通常适用于大型太阳能热利用系统，如太阳能发电站等。

槽式集热器的应用非常广泛。

在太阳能热水器中，槽式集热器通常用于吸收太阳辐射，将光能转化为热能，加热水箱中的水。

水箱内部通常有一层绝热材料，用于保持水的温度。

太阳能热水器可以利用槽式集热器在阳光充足的地区提供充足的热水。

在太阳能空调系统中，槽式集热器用于吸收太阳辐射，将光能转化为热能。

然后，槽式集热器将热能传递给制冷机组，制冷机组通过制冷剂的循环来实现空调效果。

太阳能空调系统可以有效利用太阳能，减少对传统能源的依赖，节约能源。

在太阳能发电领域，槽式集热器也发挥着重要的作用。

槽式集热器可以将太阳辐射转化为热能，然后利用热能发电。

这种集热器通常用于太阳能热电联供系统，可以实现太阳能的多重利用。

槽式集热器是一种重要的太阳能利用设备，根据其形式和结构的不同，可以分为直线槽式集热器和折线槽式集热器。

它们广泛应用于太阳能热水器、太阳能空调、太阳能发电等领域，为人们提供了可持续、清洁的能源解决方案。

随着太阳能技术的不断发展，槽式集热器的性能和效率也将不断提高，为可再生能源的开发和利用做出更大的贡献。

太　阳　能第1期　总第333期2022年1月No.1　Total No.333Jan., 2022SOLAR ENERGY0 引言槽式太阳能热发电站中的太阳岛是由多个集热器回路构成，这些回路以相互平行的并联方式布置，并通过导热油母管连接。

国内首个槽式太阳能热发电项目——中广核德令哈50 MW槽式太阳能热发电站(下文简称为“德令哈热发电站”)中的太阳岛由190个集热器回路构成，每个集热器回路由4个长为150 m的集热器(型号为欧洲槽ET-150)串联组成，每个集热器由12个长为12 m的集热管单元连接构成。

每个集热器回路中包含144根集热管单元和24个球连接组件。

在设计工况下，流经集热管和球连接组件的导热油(联苯-联苯醚混合物)的工作压力为3.3 MPa；当导热油的入口温度为293 ℃时，其在流经1个集热器回路后会被加热到393 ℃。

与常规火电厂热源稳定、可控性强不同，由于太阳辐射是不可控的，其会随季节、每天的日出日落及云层遮挡情况的变化而变化，因此以太阳辐射作为热源的太阳能热发电站需根据不同天气情况采取灵活的运行策略，导致在实际运行过程中导热油的工作压力和温度会存在较大波动。

由于集热管承受着不断变化的热应力，集热器的跟踪转动还会使集热管承受机械应力，且高温导热油对具有膨胀和旋转功能的球连接组件的密封性有很高的要求，因此，集热管和球连接组件的焊接质量尤为重要，需要在无损探伤试验之后、注油之前对集热器回路进行压力试验，以检验其结构强度和密封性。

本文分别对采用不同介质的压力试验方法进行了分析和对比。

1 压力试验方法对比集热器回路的压力试验主要包括水压试验和气压试验，至于采用何种方式，可依项目的具体情况来定。

对于传热工质为导热油的槽式太阳能热发电站而言，目前普遍采用Schott PTR70集热管，该类集热管内部的吸热管是由厚度为1.7 mm的不锈钢板卷制焊接而成，所以可能会存在焊接质量缺陷；外层为真空玻璃管。

太阳能热发电种类错误!未找到引用源。

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幻灯片3碟式太阳能热发电系统碟式太阳能热发电系统是利用旋转抛物面的碟式反射镜将太阳聚焦到一个焦点。

碟式系统的太阳能接收器也不固定，随着碟形反射镜跟踪太阳的运动而运动，克服了塔式系统较大余弦效应的损失问题，光热转换效率大大提高碟式接收器将太阳聚焦于旋转抛物面的焦点上，而槽式接收器则将太阳聚焦于圆柱抛物面的焦线上，因此碟式接收器可以产生高温。

幻灯片4幻灯片5幻灯片6系统特性高聚光比：500-2000聚光表面温度：1000-1300℃效率高：28-30%面积不可能太大，因此功率1~50kW。

太阳能利用效率高：国外文献报道：该系统可将的辐射能转化成的电能，最高效率%发电规模灵活，安装简便，不需用水沙漠等缺水区域可用。

幻灯片7系统组成碟式抛物面太阳能聚光器碟式太阳能集热器斯特林发动机发动机及电输出系统幻灯片8碟式抛物面太阳能聚光器小聚光镜组合式结构简单，造价低间隙，面积利用率低镜面张膜式结构简单，造价低聚光镜拼接式面积利用率高，精度高幻灯片9碟式太阳能集热器间接式集热器相变换热，碱金属（钠、钾，钠钾合金等）热量传递快、容量大，温度恒定相变式、热管式、混合式直接式集热器温度分布极不均匀发电不稳定，不均匀幻灯片10斯特林发动机（引擎）Stirling Engine苏格兰牧师、物理学家、热力学家——Robert Stirling1816年，申请专利。

热机、外燃机理论效率——最大效率，卡诺循环效率幻灯片11幻灯片12幻灯片13斯特林机α- 型斯特林机：两个独立动力活塞，热活塞密封，精密加工β- 型斯特林机：隔离活塞，直线型气缸，斯特林申请专利机型，工艺易实现，最适用机型γ- 型斯特林机：与β类似，但动力活塞和隔离块分开，也是最适用机型幻灯片14幻灯片15幻灯片16幻灯片17碟式热发电系统的优点光热转换效率高达85%左右，在三类系统中位居首位；使用灵活，既可以作分布式系统单独供电，也可以并网发电。

2020年6期方法创新科技创新与应用Technology Innovation and Application槽式光热电站效率提升分析孙库1，朱小炜2，汪明雪2（1.中广核太阳能德令哈有限公司，青海德令哈817000；2.中广核国家能源太阳能热发电技术研究中心，青海德令哈817000）1概述随着世界经济的高速发展，煤炭、石油、天然气等一次性传统能源迅速消耗。

世界各国对可再生能源的开发利用均提出了明确的目标，制定了支持可再生能源发展的各种法规和政策，积极鼓励用清洁能源替代高含碳量的矿物燃料，把开发利用新能源和可再生能源作为一个优先选择的替代方案，从而使包括太阳能、生物质能、风能、水能等在内的可再生能源技术水平不断提高，产业规模在全球范围内逐渐扩大。

从确保能源安全，促进可持续发展的角度而言，太阳能将是未来人类主要的能源资源之一，是解决人类目前所面临的能源危机和环境问题的有效方案。

太阳能发电包括太阳能光伏发电和太阳能热发电两种形式，我国太阳能光热事业起步相对较晚，随着某项目50MW 光热发电示范项目的成功投运以及其余纳入第一批光热示范项目的陆续建成投运，我国光热发展将开启可再生能源发展的新纪元。

本文结合某项目50MW 光热电站现场实际运行情况，针对光热电站效率提升中遇到的技术瓶颈提出改进意见，确保在后期的光热电站设计、安装、调试和运维过程中提高槽式光热电站的效率和降低运维成本。

2提高太阳能收集效率槽式光热电站使用大面积的抛物线槽式集热器组件收集太阳热，通过介质传递产生过热蒸汽来驱动汽轮发电机组旋转发电。

一个典型的槽式光热发电系统原理图如图1所示。

一个50MW 槽式光热发电站大约有760组SCA ，每组SCA 通过反射镜将太阳光束聚集到一条直线上，从而将能量汇集到集热管上而收集太阳直接辐射能。

其中反射镜是关键光学部件，为抛物线型镜面，通常采用低铁玻璃，背面镀银。

由于其较低的铁含量，该种玻璃具有很好的太阳光辐射透过性。

槽式太阳能热发电聚光集热器性能计算崔文智;陈庚【摘要】In this paper, based on the existed model, a heat transfer model was created by choosing some experimental correlations all over again. The computing results demonstrate that the new model is superior to the existed one. Then the new model was used to calculate the efficiency and the outlet temperature of parabolic trough solar receiver heat-transfer fluid with different solar irradiation, flow rate and heat-transfer fluid inlet temperature. Through the analysis and collation of these data,non-linear Nelder Mead method was used to obtain multivariate relationships of efficiency and heat-transfer fluid outlet temperature. The relationship will be an important reference to the setting experiment parameter and improving the performance of parabolic trough receiver.%在已有模型的基础上,重新选择实验关联式,建立了计算模型.求解后,将计算结果与实验结果比较,证明该模型优于原有模型.使用该模型计算了不同辐射强度、工质入口温度、流量下的效率与出口温度,通过对这些数据的分析和整理,采用非线性Nelder Mead算法进行拟合,得出了以辐射强度、工质入口温度、流量为变量的LS-2型集热器效率和工质出口温度的多变量关系式.该关系式对设定实验参数及进一步提高聚光集热器性能具有指导意义.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2013(037)002【总页数】3页(P266-268)【关键词】太阳能;横式聚光集热器;数值计算【作者】崔文智;陈庚【作者单位】重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆400044;重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TM615太阳能热发电是太阳能发电的一种重要方式，可分为槽式太阳能热发电、塔式太阳能热发电、碟式太阳能热发电[1-3]，其中槽式太阳能热发电站是目前唯一实现了商业化运行的太阳能热发电系统。

槽式太阳能集热器产品标准1. 引言1.1 槽式太阳能集热器概述槽式太阳能集热器是一种利用太阳能进行热转换的设备，通过模块化的设计和高效的集热结构，将太阳能转化为热能，用于供暖、热水等领域。

槽式太阳能集热器以其高效率、长寿命、适用性广泛等优点，受到越来越多人的青睐。

槽式太阳能集热器的工作原理是利用太阳能辐射加热集热管内的传热介质，在集热器内部形成热流动，通过热交换器将热量传送至使用者。

槽式太阳能集热器的结构设计主要包括集热器本体、集热器支架、传热介质等组成部分，其中集热器本体的设计直接影响着集热器的效率和稳定性。

槽式太阳能集热器的性能指标包括集热效率、热损失系数、运行可靠性等，这些指标反映了集热器在不同条件下的工作表现。

槽式太阳能集热器的使用范围非常广泛，可以应用于家庭热水、游泳池加热、工业热水等领域。

随着太阳能技术的不断发展，槽式太阳能集热器的发展趋势是向着更高效率、更环保、更智能化的方向发展。

逐渐取代传统能源，成为绿色能源利用的主力军。

2. 正文2.1 槽式太阳能集热器的工作原理槽式太阳能集热器是一种利用太阳能进行热能转化的设备，其工作原理主要包括太阳能辐射吸收、热量传导和热水循环利用等几个关键步骤。

太阳能辐射吸收是槽式太阳能集热器的核心工作原理。

在太阳高照射强度下，太阳能辐射通过集热器的表面吸收，将光能转化为热能。

槽式太阳能集热器通常采用具有优良吸收性能的表面材料，如黑色涂层或涂层吸收膜，以最大程度地吸收太阳能辐射。

热量传导是槽式太阳能集热器实现热能转化的关键过程。

通过集热器表面吸收的热能会迅速传导到集热管内部的工质（通常为水或其他工质），使工质升温。

集热器一般采用高导热性能的材料，如铜、铝等金属，以确保热能传导效率。

热水循环利用是槽式太阳能集热器工作原理的最终体现。

升温后的工质会通过管道输送至储水箱或热水器中，供热水使用。

在这个过程中，工质的温度会逐渐降低，而集热器则会不断吸收太阳能辐射，保持循环。

1、光热发电的分类
光热发电形式有槽式光热发电、塔式光热发电、碟式光热发电和菲涅尔式光热发电等四种光热发电设备，目前国内常见为槽氏光热发电和塔式光热发电设备。

2、光热发电系统
通过聚集太阳辐射能加热换热工质，再经热交换器加热水，产生过热蒸汽，驱动汽轮机带动发电机发电。

槽式光热发电系统：通过跟踪系统，控制槽式太阳能聚光集热器聚集太阳辐射能加热换热工质，再经热交换器加热水，产生过热蒸汽，驱动汽轮机带动发电机发电。

槽式太阳能聚光集热器的结构主要由槽型抛物面反射镜、集热管、跟踪机构组成。

塔式光热发电系统：通过定日镜将光能反射到塔顶集热器上加热工质，热工质经热交换器与水进行热量交换，将水加热成过热蒸汽，驱动汽轮机带动发电机。

塔式光热典型设备有定日镜和塔顶吸热器。

3、光热发电体统的特点
太阳辐射情况受到地理纬度、季节、气候等因素的影响较大；占地面积大，且对场地平整度的要求较高；槽式光热的集热管管系长、散热面积大，环境温度对系统热耗影响较大；槽式光热的集热器抗风性能相对较差。

浅谈槽式光热电站镜场集热器效率提升探索摘要：新能源发电领域光热发电项目是未来重点发展的方向，光热发电形式包括：槽式、塔式、线性菲涅尔式、碟式、帆式等。

目前而言槽式光热发电方式是全球光热发电领域发展最成熟可靠的一种，一般而言不论槽式还是其他形式的光热发电模式，最核心的都在镜场集热器的集热效率上，以槽式光热发电厂为列太阳岛集热器主要包括：抛物镜面、液压站、集热管、倾角仪、HTF集热器温度元件、就地控制系统装置等，通过优化相关参数及优化相关设计，可以有效提升镜场集热器效率，最终达到整个电站发电量有效提高的目标。

本文主要针对如何有效提升槽式光热电站镜场集热器效率展开深入的分析，旨在有效解决集热器效率低下问题，确保整个太阳岛热效率达到最优。

关键词：集热器；槽式；效率；优化导言伴随着近年来新能源发电行业的快速发展，太阳能光热发电技术被越来越重视，特别是近两年新能源新上马项目如果不配备一定比列的光热、储能项目，国家不允许批复新项目。

因此，太阳光热项目是未来发展的主力，由于槽式光热发电项目是目前世界最成熟的发电项目，所以，槽式光热项目是未来新能源光热领域发展的重点方向，一般光热发电核心项目最主要的是镜场集热器效率的高低，只有效提升镜场效率才能提高整个机组设备发电出力。

1槽式光热电站组成部分1.1槽式光热发电生产系统主要由太阳岛、传储热岛、常规岛等三岛组成，采用导热油做为传热介质、熔融盐做为储热介质。

主要发电工作原理为借助槽式抛物面反射镜将太阳光反射并聚焦到真空集热管上，加热集热管中的导热油。

一部分导热油通过油水换热器将热能传给蒸汽发生系统，使蒸汽发生系统产生 10.3Mpa 的高压蒸汽供汽轮机发电。

另一部分导热油通过油盐换热器将热能以升高熔盐温度的方式储存下来，在夜晚期间油盐换热器再将热能传递回导热油，由导热油再次通过油水换热器将热能传给蒸汽发生系统，使蒸汽发生系统产生高压蒸汽，以维持汽轮机持续供电输出。

抛物面槽式太阳能光热发电项目以50MW为列，太阳岛由190个槽式回路组成，SCA集热器全场分布共计为760个。