聚光太阳能发电的几种主要形式
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太阳能光热发电利用太阳能的多种方式发电引言太阳能是一种广泛可利用的可再生能源,具有清洁、安全和可持续的特点。
太阳能光热发电是利用太阳能将其转化为电能的一种方式。
本文将介绍太阳能光热发电的原理和多种利用太阳能发电的方式。
太阳能光热发电的原理太阳能光热发电的原理基于太阳辐射的热能转换为电能。
当太阳光射到反射镜或光学透镜聚焦在一个小面积上时,该小面积的温度会迅速升高。
升高的温度会导致工作介质(如水或油)中的液体变为蒸汽。
蒸汽经过传热管传递热能到发电机,发电机将热能转化为电能。
太阳能光热发电的利用方式太阳能光热发电有多种利用方式,下面将分别介绍。
1. 太阳能塔式发电站太阳能塔式发电站是一种利用反射镜将太阳光聚焦在一个高耸的塔上的发电设施。
反射镜将太阳光聚焦的热能传递到塔顶的传热管中,产生高温蒸汽驱动发电机产生电能。
太阳能塔式发电站具有高效、可持续和环保的优点,已在一些地区大规模应用。
2. 太阳能槽式发电站太阳能槽式发电站是利用一系列的平行排列的反射镜将太阳光反射到管道上,管道内的工作介质受热后转化为蒸汽,驱动发电机发电。
太阳能槽式发电站适用于大规模利用太阳能进行发电的地区,具有较高的发电效率和经济性。
3. 太阳能抛物线槽式发电站太阳能抛物线槽式发电站是一种利用抛物线形状反射镜集中太阳光到集热管上的发电设施。
抛物线形状的反射镜能够聚集太阳光并将其反射到集热管上,工作介质在集热管中受热后转化为蒸汽,驱动发电机发电。
太阳能抛物线槽式发电站具有较高的集光效果和较高的发电效率,适用于中等规模的太阳能发电项目。
4. 太阳能分布式发电系统太阳能分布式发电系统是一种将太阳能电池板安装在建筑物屋顶或其他合适的位置上,将太阳能直接转化为电能的方式。
太阳能电池板将太阳光转化为直流电,经过逆变器转化为交流电供应给建筑物或社区使用。
太阳能分布式发电系统具有简便、灵活和可扩展的特点,适用于小规模的太阳能发电项目。
结论太阳能光热发电利用太阳能的多种方式发电,包括太阳能塔式发电站、太阳能槽式发电站、太阳能抛物线槽式发电站和太阳能分布式发电系统。
太阳能聚光方式太阳能聚光,这可是个超有趣的事儿呢!咱先来说说抛物面聚光吧。
你可以把它想象成一个超级大的碗,这个碗可不得了,它能把四面八方的太阳光都给聚集到一个小点点上。
就像小时候咱们玩放大镜烧蚂蚁一样,只不过这个抛物面聚光可比放大镜厉害多啦。
它能把光聚得特别强,强到可以用来发电或者做其他超酷的事儿呢。
这种聚光方式就像是一个超级太阳捕捉手,把那些调皮乱跑的太阳光都给逮住,然后让它们乖乖听话,集中力量办大事。
还有一种聚光方式叫菲涅尔透镜聚光。
这个名字听起来是不是有点高大上?其实啊,它也很接地气的。
菲涅尔透镜就像是一个有着很多魔法小格子的镜片。
它把太阳光通过这些小格子给折射到一起,就像一群小伙伴本来在到处乱跑,然后被一个智慧的小队长给集合起来了。
这种聚光方式很聪明,能在比较小的空间里把光聚得很好。
而且啊,它不像抛物面聚光器那么庞大,比较容易安装和使用。
就像一个小巧玲珑却能量满满的小精灵,在太阳能的世界里闪闪发光。
再说说塔式聚光。
这就像是一个太阳的小城堡,中间有一个高高的塔,周围呢,是好多好多面能反光的镜子。
这些镜子就像一群忠诚的小卫士,把太阳光都反射到中间的塔上。
它们齐心协力,让塔那里的光变得超级强。
这种聚光方式就像是一场盛大的太阳光聚会,所有的光都被邀请到塔这个大派对场地来,然后在那里一起释放出巨大的能量。
太阳能聚光方式各有各的妙处。
它们就像一群各有特长的小伙伴,在利用太阳能这个大舞台上,尽情地展示着自己的本事。
不管是抛物面的大气,菲涅尔透镜的精巧,还是塔式聚光的壮观,都在为我们更好地利用太阳能做贡献呢。
它们让我们看到了太阳能的无限潜力,也让我们对未来充满了期待。
毕竟,有这么多好玩的聚光方式在努力把太阳光变成我们能用的能源,感觉就像是大自然的馈赠被我们巧妙地接住了,这是多么让人开心的事儿呀。
聚焦太阳能技术与应用I. 引言太阳能作为一种清洁、可再生的能源,越来越受到人们的关注。
聚焦太阳能技术是利用光学器件将太阳光聚焦到一个小点上,然后将光能转化为热能或电能的一种创新技术。
本文将重点介绍聚焦太阳能技术的原理、分类和应用。
II. 聚焦太阳能技术的原理聚焦太阳能技术基于光学和热力学原理。
其核心是通过光学器件将太阳光聚焦到一个小点上,提高光能的密度。
常用的光学器件有反射镜、折射镜、透镜等。
光线经过这些器件时,会发生折射、反射等现象,集中到一个焦点上。
III. 聚焦太阳能技术的分类根据聚焦太阳能技术的应用领域和原理,可以将其分为热能聚焦太阳能技术和光伏聚焦太阳能技术两大类。
1. 热能聚焦太阳能技术热能聚焦太阳能技术主要通过将太阳光聚焦到一个点上,使其温度升高,然后利用热交换器将热能转化为其他形式的能量。
一种常见的应用是太阳能热发电,即利用聚焦太阳能产生蒸汽驱动涡轮发电机。
此外,热能聚焦太阳能技术还可以应用于太阳能热水器、太阳能空调等领域。
2. 光伏聚焦太阳能技术光伏聚焦太阳能技术采用聚光光学器件将太阳光聚焦到光伏电池上,提高光伏电池的光能利用效率。
通过这种技术,可以大幅度提高光电转换效率,使光伏发电更加高效。
光伏聚焦太阳能技术主要应用于大型光伏发电站和光伏电站集中供电系统中。
IV. 聚焦太阳能技术的应用聚焦太阳能技术具有广泛的应用前景,不仅可以用于发电,还可以应用于热能利用、热水供应、制冷等方面。
1. 太阳能热发电太阳能热发电是利用聚焦太阳能将管道或反射镜聚焦在太阳能发电塔上的热能光的方式,将热能转化为电能。
通过这种方式,可以实现高效的发电,并可以存储热能供给夜间或阴天使用。
2. 太阳能热水器太阳能热水器是利用聚光器件将太阳光聚焦到热水器上,将太阳能转化为热能,供应热水。
相比传统的燃气或电热水器,太阳能热水器具有节能、环保的特点,可以降低家庭用能成本。
3. 太阳能制冷太阳能制冷是利用聚焦太阳能产生的热能来驱动制冷机组,实现制冷效果。
太阳能热发电三种形式介绍太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电,是太阳能热利用的重要方面。
作为太阳能大规模发电的重要方式,太阳能热发电具有一系列明显优点,首先,其全生命周期的碳排放量非常低,根据国外研究仅有18g/kWh。
另外,该技术在现有太阳能发电技术中成本最低,更易于迅速实现大规模产业化。
此外,太阳能热发电还具有非常强的与现有火电站及电网系统的相容性优势。
目前,太阳能热发电正成为世界范围内可再生能源领域的投资热点。
翻开世界太阳能热发电版图可以发现,目前太阳能热发电站遍布美国,西班牙,德国,法国,阿联酋,印度,埃及,摩洛哥,阿尔及利亚,澳大利亚等国家。
太阳能热发电技术已经进入快速发展时期。
太阳能热发电在全球的发展热潮中,中国业界也不甘落后。
2009年10月,“中国太阳能光热产业技术创新战略联盟”成立,该联盟计划在“十二五”期间,争取在中国西部建设1000兆瓦级规模的太阳能热发电站。
2009年12月,中国科学院电工研究所作为第一承担单位的国家重点基础研究计划“高效规模化太阳能热发电的基础研究”项目正式启动。
相信在之后的时间里,光热产业将获得一个爆发式的发展。
政府的支持必将对国内的太阳能热利用发展起到推波助澜的作用。
由此,国内太阳能热利用企业也将获得发展良机,可以预计,未来光热发电市场必将成为实力企业必争之地。
槽式太阳能热发电全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电,是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列,加热工质,产生高温蒸汽,驱动汽轮机发电机组发电。
塔式太阳能热发电1973年,世界性石油危机的爆发刺激了人们对太阳能技术的研究与开发。
相对于太阳能电池的价格昂贵、效率较低,太阳能热发电的效率较高、技术比较成熟。
许多工业发达国家,都将太阳能热发电技术作为国家研究开发的重点。
由于单位容量投资过大,且降低造价十分困难,因此太阳能热发电站的建设逐渐冷落下来。
但对塔式太阳能热发电的研究开发并未完全中止。
聚光光伏技术聚光光伏技术是一种利用镜子或透镜将太阳光聚焦到太阳能电池上的光伏发电技术。
它可以提高光电转换效率,增加太阳能电池的发电能力。
聚光光伏技术在太阳能领域具有重要的应用前景。
聚光光伏技术的一大优势是可以提高太阳能电池的光电转换效率。
在传统的太阳能电池中,光线只能直接照射到电池表面,而聚光光伏技术则可以将光线通过镜子或透镜聚焦到一个小的区域上,这样可以提高单位面积上的光照强度,从而提高太阳能电池的光电转换效率。
研究表明,通过聚光光伏技术,太阳能电池的光电转换效率可以提高10%以上,这对于提高太阳能发电的经济性和可行性具有重要意义。
聚光光伏技术还可以增加太阳能电池的发电能力。
由于聚光光伏技术可以将光线聚焦到一个小的区域上,因此可以在有限的空间内安装更多的太阳能电池。
相比之下,传统的太阳能电池需要占用较大的面积来实现相同的发电能力。
通过聚光光伏技术,可以在有限的空间内安装更多的太阳能电池,从而提高发电能力。
这对于场地有限的太阳能发电项目来说,具有重要的意义。
聚光光伏技术有多种实现方式。
其中,一种常见的方式是利用平面镜将太阳光聚焦到太阳能电池上。
平面镜具有反射光线的特性,通过合理设计平面镜的形状和角度,可以将光线聚焦到太阳能电池上。
另一种方式是利用透镜将太阳光聚焦到太阳能电池上。
透镜具有折射光线的特性,通过合理设计透镜的形状和曲率,可以将光线聚焦到太阳能电池上。
通过不同的实现方式,可以根据具体的应用需求选择合适的聚光光伏技术。
虽然聚光光伏技术具有很多优势,但也存在一些挑战和限制。
首先,聚光光伏技术需要合理设计和安装光学器件,这对于工程设计和施工来说具有一定的技术要求。
其次,聚光光伏技术对太阳光的追踪和跟踪要求较高,需要配备精密的太阳追踪装置,这增加了系统的复杂性和成本。
此外,聚光光伏技术还存在光热转化损失的问题,即部分光能被转化为热能而无法转化为电能。
尽管存在挑战和限制,聚光光伏技术在太阳能领域具有广阔的应用前景。
能源行业的太阳能发电技术太阳能发电作为一种清洁、可再生的能源,受到了越来越多国家和地区的重视。
随着技术的不断发展,太阳能发电技术也取得了很大的进步。
本文将就太阳能发电的技术、优势和应用进行探讨。
一、太阳能发电技术概述太阳能发电技术主要包括太阳能光热发电和太阳能光伏发电两种。
太阳能光热发电利用太阳能将光能转化为热能,并通过热发电机组或激光设备将其转换为电能。
太阳能光伏发电则是利用光伏效应将太阳能直接转化为电能。
1. 太阳能光热发电技术太阳能光热发电技术主要有集中式光热发电和分布式光热发电两种形式。
集中式光热发电是通过聚光系统将太阳能集中到一点,将光能转化为热能,然后通过热发电机组将其转换为电能。
分布式光热发电则是利用太阳能集热板将光能转化为热能,通过热泵或激光设备将其转换为电能。
2. 太阳能光伏发电技术太阳能光伏发电技术主要是利用半导体器件将太阳能光能转化为电能。
常见的太阳能光伏电池主要有单晶硅、多晶硅和非晶硅等材料制成。
这些太阳能光伏电池通过电网连接或者独立运行,将太阳能直接转化为电能。
二、太阳能发电技术的优势太阳能发电技术具有以下几个优势:1. 清洁环保:太阳能发电不会产生二氧化碳等温室气体和污染物,对环境没有污染,符合可持续发展理念。
2. 可再生性:太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源,具有很大的潜力。
3. 分布广泛:太阳能资源分布广泛,几乎全球任何地方都可以利用太阳能发电。
4. 维护成本低:太阳能发电系统的维护成本相对较低,且具有较长的使用寿命。
5. 对电网贡献大:分布式太阳能发电系统可以减轻电网负荷,提高电网可靠性。
三、太阳能发电技术的应用太阳能发电技术已经广泛应用于不同领域:1. 居民用电:太阳能光伏发电系统可以安装在屋顶或阳台上,为居民提供清洁的电力。
2. 工业用电:大规模的太阳能发电站可以为工业企业提供可靠的电力供应。
3. 农业用电:太阳能发电系统可以为农业用地提供稳定可靠的电力,用于灌溉、养殖等用途。
太阳能热发电系统组成
太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电,是太阳能热利用的重要方面.80年代以来美、欧、澳等国相继建立起不同型式的示范装置,促进了热发电技术的发展。
世界现有的太阳能热发电系统大致有三类:槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。
太阳能热发电系统的分类1)槽式线聚焦系统
该系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上,并将管内传热工质加热,在换热器内产生蒸汽,推动常规汽轮机发电
2)塔式系统
塔式太阳能热发电系统的基本型式是利用一组独立跟踪太阳的定日镜,将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上,用以产生高温。
3)碟式系统
抛物面反射镜/斯特林系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成,接收器在抛物面的焦点上,接收器内的传热工质被加热到750℃左右,驱动发动机进行
4)三种系统性能比较
三种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化,其他两种处在示范阶段,有实现商业化的可能和前景。
三种系统均可用单独使用太阳能运行,也可安装成燃料混合系统。
所以接下来跟随小编详细的了解一下槽式线聚焦系统。
槽式太阳能热发电系统槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统,是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列,加热工质,产生高温蒸汽,驱动汽轮机发电机组发电。
一、槽式太阳能热发电系统的工作原理
槽式太阳能热发电系统的原理:采用只向一个方向弯曲的抛物面槽形镜面集热器将太阳光。
太阳能发电技术方案太阳能作为一种清洁、可再生的能源,近年来得到越来越广泛的应用和关注。
太阳能发电技术是将太阳辐射能转化为电能的过程,其在应对能源紧缺和环境污染等问题上具有巨大潜力。
本文将探讨太阳能发电技术方案,旨在寻找最优解。
一、光伏发电技术光伏发电技术是将太阳能直接转换为电能的一种方式。
其核心是利用半导体光伏材料的特性,在日光的照射下产生电流和电压,从而实现能量转换。
目前,最常见的光伏发电技术是硅基光伏技术,包括多晶硅和单晶硅两种主要类型。
1. 多晶硅光伏技术多晶硅光伏技术是目前应用最广泛的光伏发电技术之一。
其工艺相对成熟,投资成本较低,效率也逐步提高。
多晶硅光伏电池由多个晶体颗粒组成,因此其效率相对较低,但在大规模应用方面具有优势。
2. 单晶硅光伏技术单晶硅光伏技术是光伏发电效率最高的一种技术,具有更高的功率输出和更好的稳定性。
其制造过程较为复杂,价格也更高,因此主要应用于高端市场和特殊场合。
二、集热式太阳能发电技术除了光伏发电技术,集热式太阳能发电技术也是太阳能利用的一种重要方式。
该技术通过太阳辐射的热能,驱动工质的循环流动,产生高温高压的蒸汽,进而驱动涡轮发电机组,从而实现能量转换。
1. 等离子体太阳能发电技术等离子体太阳能发电技术利用太阳辐射产生的高温等离子体,通过磁场约束等离子体进行循环,并利用等离子体释放的能量驱动发电机。
该技术具有高效率和高功率密度的优势,能够应对大规模电力需求。
2. 槽式聚光太阳能发电技术槽式聚光太阳能发电技术通过反射器将太阳光线聚焦到集热管上,加热工质产生蒸汽,再经过涡轮发电机组发电。
该技术适用于大规模发电场地,并具有较高的能量转换效率。
三、太阳能发电技术方案的优化与整合针对不同的应用场景和需求,太阳能发电技术方案可以进行优化和整合,以提高发电效率和系统稳定性。
1. 光伏与储能系统的整合将光伏发电系统与储能系统相结合,可以实现对太阳能的高效利用。
储能系统可以将白天光伏系统所产生的多余电能存储起来,供夜间或阴天使用,从而提高系统的可靠性和稳定性。
太阳能聚光方式太阳辐射的能流密度低,在利用太阳能时为了获得足够的能量,或者为了提高温度,必须采用一定的技术和装置(集热器),对太阳能进行采集。
集热器按是否聚光,可以划分为聚光集热器和非聚光集热器两大类。
非聚光集热器(平板集热器,真空管集热器)能够利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射,集热温度较低;聚光集热器能将阳光会聚在面积较小的吸热面上,可获得较高温度,但只能利用直射辐射,且需要跟踪太阳。
平板集热器历史上早期出现的太阳能装置,主要为太阳能动力装置,大部分采用聚光集热器,只有少数采用平板集热器。
平板集热器是在17世纪后期发明的,但直至1960年以后才真正进行深入研究和规模化应用。
在太阳能低温利用领域,平板集热器的技术经济性能远比聚光集热器好。
为了提高效率,降低成本,或者为了满足特定的使用要求,开发研制了许多种平板集热器:按工质划分有空气集热器和液体集热器,目前大量使用的是液体集热器;按吸热板芯材料划分有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料及其它非金属集热器等;按结构划分有管板式、扁盒式、管翅式、热管翅片式、蛇形管式集热器,还有带平面反射镜集热器和逆平板集热器等;按盖板划分有单层或多层玻璃、玻璃钢或高分子透明材料、透明隔热材料集热器等。
目前,国内外使用比较普遍的是全铜集热器和铜铝复合集热器。
铜翅和铜管的结合,国外一般采用高频焊,国内以往采用介质焊,199S年我国也开发成功全铜高频焊集热器。
1937年从加拿大引进铜铝复合生产线,通过消化吸收,现在国内已建成十几条铜铝复合生产线。
为了减少集热器的热损失,可以采用中空玻璃、聚碳酸酯阳光板以及透明蜂窝等作为盖板材料,但这些材料价格较高,一时难以推广应用。
真空管集热器为了减少平板集热器的热损,提高集热温度,国际上70年代研制成功真空集热管,其吸热体被封闭在高真空的玻璃真空管内,大大提高了热性能。
将若干支真空集热管组装在一起,即构成真空管集热器,为了增加太阳光的采集量,有的在真空集热管的背部还加装了反光板。
一、CPV概述聚光光伏(CPV)太阳能是指利用透镜或反射镜等光学元件,将大面积的阳光汇聚到一个极小的面积上,再将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转化为电能。
光伏发电在经历了第一代晶硅电池和第二代薄膜电池之后,目前第三代CPV发电方式正逐渐成为太阳能领域的投资重点,并且CPV模式相对于前两代具有诸多的优势:(1)节省昂贵的半导体材料:CPV是通过提高聚光倍数的方式,减少光伏电池的使用量,而透光镜及反光镜等光学元件的成本远远低于减少的光伏电池成本。
(2)提升光电转换效率:CPV系统采用砷化镓电池并依靠太阳追踪系统实现了更高的光电转换效率,较前两代光伏系统明显缩短能量回收期。
(3)极高的规模化潜力:CPV系统因其光电转换效率高、占地面积小等特点,是建造大型电源电站的最理想的太阳能发电技术,通过简单复制的规模化部署,单一CPV电厂可较容易的达到MW级规模。
(4)成本下降空间巨大:硅电池和薄膜电池已实现产业化生产,规模化效应已得到充分体现,并且其技术较为成熟,未来成本下降的空间已经有限。
而CPV系统的成本下降仍然较大,大批量生产的规模效应,以及聚光系统、电池、冷却系统等效率的进一步提高是成本下降的两大途径。
二、CPV太阳能系统的结构尽管各大厂商所生产的CPV系统的模式不尽相同,但各类CPV系统的组件主要是由四大部分组成,即聚光系统,光伏电池、太阳追踪系统、冷却系统。
1、聚光系统聚光系统是整个CPV系统的最重要的组成部分,它通常由主聚光器和二次聚光器组成,聚光系统的聚光精度很大程度上决定了整个CPV系统的性能高低。
根据聚光方式的不同,聚光系统可分为透射式聚光系统和反射式聚光系统。
(1)透射式聚光系统透射式聚光系统一般采用菲涅耳透镜聚焦的方式,与普通凸透镜相比,菲涅尔透镜只保留了有效折射面,可节省近80%的材料。
目前用于制作菲涅耳透镜的最常用材料是PMMA(俗称“亚克力”或“有机玻璃”),与玻璃透镜相比,它的优点是重量轻、易加工成型、成本低,而且对自然环境适应性能强,即使长时间在日光照射、风吹雨淋也不会使其性能发生改变。
各种太阳能光热发电方式的特点随着全球性的太阳能投资的涌动,太阳能热发电性能已经出现了多种形式,槽式线聚焦系统,碟式点聚焦系统,菲涅尔线聚焦系统和塔式固定目标聚焦系统等都展示了各自的优点。
国际上塔式系统在美国Solar Two 之后又出现了西班牙的PS10和PS20,2008年美国又一个新建项目esolar开始建设。
但是现阶段的塔式热发电技术仍然还没有成熟,每一个系统都在不断的改变设计,采用新的设计方案。
还没有一个被公认的最佳方案。
一、槽式太阳能热发槽式太阳能热发电技术是目前最为成熟的太阳能热发电利用技术,目前只有槽式太阳能热发电实现了商业化运行。
LUZ公司于1980年开始开发此类热发电系统,5年后实现了商业化运行。
美国加利福尼亚从1991年开始运行的由9个槽式系统组成的太阳能热发电站总装机容量达354MW,年发电量10TWh,至今运行良好。
1998年起,欧洲框架计划资助西班牙开发新一代抛物线聚光镜,以提高槽式太阳能热发电系统的效率和降低系统成本。
我国对太阳能热发电技术的研究起步较晚,一直局限于小型部件和材料的攻关项目,研发远远落后于一些发达国家。
近年来我国对太阳能热发电的研究取得到了一定的发展。
2007年张耀明院士主持建设的国内首座塔式70千瓦太阳能热发电系统通过了鉴定验收,在我国太阳能热发电领域走出了“开创性的一步”。
中科院广州能源研究所在综合调研的基础上,在槽式太阳能热发电领域开展了相关的研究,并取得了初步进展。
槽式太阳能热发电系统包括聚光器和吸收器,高效换热系统,热能储存技术,控制技术等方面。
感觉槽式发电的集热钢管很有技术难点,其用的金属玻璃复合集热管,金属和玻璃的封接,金属表面镀膜的热胀冷缩难题很有技术难度,目前世界上做该管的没有几家,因此价格不菲!而热能存储技术才是保证光热发电能否平稳运行的关键所在,不然晚上没有太阳的时候,发电厂就要歇菜了,当然刚开始可以加些辅助能源的,因此感觉热能存储技术的才是光热发电最大的瓶颈!二、太阳能塔式发电太阳能塔式发电是目前大规模示范较多的系统,我记得初中的物理书上就有那样的图,中间一个塔,周围一大堆大镜子,好像是美国的。
太阳能热发电技术综述1:技术和原理有三种方式,都是用反射镜聚焦阳光加热水产生蒸汽、通过汽轮机带动发电机发电,区别在于蒸汽产生方式上。
1.1:抛物槽型热发电系统聚光集热系统(由抛物槽式聚光镜+接受器+跟踪装置构成)+换热系统(由予热器+蒸汽发生器+过热器和再热器构成)+发电系统(同常规发电设备)+蓄热系统(显式、潜式、化学储热三种)+辅助能源系统(夜间和阴天用辅助发电设备)。
一般建不小于350MW电厂1.2:塔式热发电平面镜反射阳光到中心接受塔顶搜集器,大量能量在高温下熔化一种盐、并将热盐储存罐中、当要发电时打开产生蒸汽驱动透平发电机。
产生蒸汽后低温盐回到冷盐储存罐中并用泵打到塔顶再次加热认为下一热循环用(Ⅱ型)。
一般建几千MW电厂。
特点:聚光倍数高易到达高温、反射光线一次完毕简朴高效、光热转换效率高、成本低1.3:蝶型热发电蝶型抛物镜/斯特林系统合用边远地区独立电站,光学效率高、启动损失小。
用于小型独立电站。
2:比较2.1:太阳能热发电三种系统比较2.2:各发电系统比较2.3不一样发电技术投资成本2.4不一样发电技术效率比较2.5:塔式太阳能热发电参数可与高温、高压火电站一致,热效率高且设备易配套。
美国Solarone 电站初期投资1.42亿元,其中定日镜52%、发电设备18%、蓄热装置10%、接受器5%、塔3%、管道及换热器8%、其他4%。
可以看出定日镜价格贵,但隋制镜技术提高成本大幅下降,估计到发电成本会到达30-60美元/Mwh(即3-6美分/度)。
在大规模发电方面,塔式太阳能热发电将是所有太阳能发电中成本最低旳一种方式。
太阳能热发电投资成本为煤电旳8倍左右,但因其不需燃料则用电成本比煤电低20-40倍,隋技术发展太阳能热发电成本深入下降,有环境保护意识旳顾客更倾向于绿色能源,而煤电将隋通货膨胀而上升3条件3.1:土地:建一种200MW(20万KW)太阳能热发电厂需占地3000英亩,但太阳能热发电与光伏和风力发电比较不适宜模块化,估计要在100-300MW以上时才比较经济3.2:光照:太阳光全照射功率不小于1kw/m²,每年不小于kwh/m²才是经济旳3.3:投资:一种中等旳100MW发电厂投资成本3-5美元/W,发电成本10-15美分/度4:国内外发展状况4.1:国外至全世界已装太阳能发电系统总搜集阳光面积9500万平方米,以光照1kw/m、照射时间50%、平均转化率20%,则差不多可获电能10GW,但大部分是在低温下使用(如水加热等),高温使用(如热电厂等)只有500Mw,不过正地迅速增长。
光热发电的类别
光热发电(Concentrated Solar Power,CSP)是一种利用太阳能将热能转化为电能的技术。
根据聚光方式和接收器的不同,光热发电技术可以分为以下几种类型:
1. 槽式光热发电(Trough CSP):槽式光热发电技术是最早的商业化光热发电技术之一。
它采用抛物线槽式光学系统,将太阳光聚焦到一个集热器上,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。
2. 碟式光热发电(Dish Stirling CSP):碟式光热发电技术采用圆盘形反射镜,将太阳光聚焦到一个中央吸热器上,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。
3. 塔式光热发电(Tower CSP):塔式光热发电技术采用多面镜或抛物面镜将太阳光聚焦到一个中央吸热器上,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。
塔式光热发电技术的优点是可以实现更高的能量密度和更长的运行时间。
4. 线性菲涅尔光热发电(Linear Fresnel CSP):线性菲涅尔光热发电技术采用平面反射镜将太阳光聚焦到一个集热器上,产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电。
线性菲涅尔光热发电技术的优点是成本较低,但效率较低。
以上是光热发电技术的主要分类,每种类型都有其优缺点和适用场景。
随着科技的进步和技术的不断改进,光热发
电技术将会越来越成熟和广泛应用。
光热发电主要技术类型根据原理的不同,光热发电包括聚光光热发电(Concentrating Solar thermal Power,简称CSP)、太阳能半导体温差发电、太阳能烟肉发电、太阳池发电和太阳能热声发电等.。
其中,聚光光热发电是现今最具商业化利用前景的技术形式.。
根据聚光方式的不同,聚光光热发电可进一步分为点聚焦和线聚焦两大系统.。
其中,点聚焦系统主要包括塔式光热发电和碟式光热发电;线聚焦系统主要包括槽式光热发电和线性菲涅尔式光热发化电.。
(1)槽式光热发电抛物面槽式太阳能发电是通过跟踪太阳运动的线性抛物面反射镜,将太阳福射聚集到位于抛物面焦线处的吸热管中,加热传热介质,利用热力循环进行发电的系统.。
槽式电站的关键设备主要包括聚光器、吸热管和储热器.。
槽式光热发电是最早实现商业化运行,也是目前全球商业化运行电站中占比最大的技术形式.。
槽式光热发电系统的特点:一是结构简单、成本较化;二是可通过多个聚光-吸热装置的串、并联组合,构成较大容量的光热发电系统;H是聚光比不高,一般在50-80,传热介质温度也难W提高,一般在400℃左右;四是槽式系统热传递回路长、热损耗大,系统综合效率较低,约为11%-15%.。
目前实现商业化应用的槽式聚光器主要来自槽式聚光器的核也部件是抛物面反射镜,目前市场上处于领先地位的抛物面反射镜.。
槽式吸热管是槽式发电系统中光热转换的核也部件,在无储热槽式电站投资成本中,吸热管的成本约占8%.。
(2)塔式光热发电太阳能塔式发电是通过多台跟踪太阳运动的定日镜,将太阳福射反射至放置于塔上的吸热器上,加热传热介质,利用热力循环进行发电的系统.。
太阳能塔式电站主要包括定日镜、太阳塔、吸热器和储热器等.。
根据吸热器内传热介质的不同,塔式电站主要包括水/蒸汽、烙融盐和空气三种.。
水/蒸汽电站系统,吸热和做功介质一致,年均效率一般可达12%^上;烙融盐电站系统为间接热力循环发电系统,可实现超临界、超超临界等高参数运行模式,从而进一步提升发电系统效率.。
聚光太阳能发电的几种主要形式
一、线性聚光系统
线性聚光太阳能发电采用线聚焦技术,线性聚光器包括抛物面槽式系统和线性菲涅耳反射系统2种,利用很大的反射镜来捕获太阳的能量,并把太阳光反射和对焦集中到焦线上,在这条焦线上安装有线性管状集热器,集热器吸收聚焦后的太阳辐射能,把吸热管内的流体加热,然后产生过热蒸汽,驱动涡轮发电机产生电力。
线性集中聚光器系统通常由按南北向平行排列的大量聚光器组成,这样保证最大限度地聚集太阳能。
1.抛物面槽式系统
目前,在美国太阳能热发电领域中占主导地位的是抛物面槽式线性聚光系统,槽式太阳能发电系统由太阳能聚光器,以及吸热配件或接收器和跟踪机构组成。
其中太阳能聚光器由许多弯曲的反射镜组合装配而成,安装在支架上。
吸热管或接收器管沿着每个抛物形反射镜的焦线固定安装,用以吸收太阳辐射能,传热工质(不管是传热流体还是水/蒸汽)都要从太阳能集热管中流过,从而产生过热蒸汽,直接输送到涡轮机用以发电。
2.线性菲涅尔反射器系统
第二种线性聚光技术是线性菲涅尔反射器系统,该系统由反射镜。
聚光器和跟踪机构组成。
把平坦的或略有弯曲的反射镜安装配置在跟踪器上,在反射镜上方的空间安装吸热管,反射镜把阳光反射到吸热管。
有时在聚光器的顶部加装小型抛物面反射镜,以加强阳光的聚焦。
二、碟式引擎系统
与其他聚光太阳能发电技术相比,碟式引擎系统产生的电力功率相对较少,通常在3~25万kW的范围内,很适合分布式应用,如果将多个这样分布安装的
单元碟式。
引擎系统整合成一簇,可以实现集中向电网供电,不但能缓解电力能源需求,还可以提高整个电网的运行安全性。
整个发电系统安装在一个双轴跟踪支撑机构上,实现定日跟踪,连续发电,发电效率高达30%,在相同的运行温
度下,发电效率明显高于槽式和塔式,是所有太阳能热发电系统中效率最高的。
缺点是碟式太阳能热发电系统的单元发电容量较小。
三、塔式系统
塔式太阳能热发电系统主要由日光反射镜子系统。
接收器组成,见图。
其中日光反射镜子系统由大量大型。
平坦的太阳跟踪反射镜构成,对太阳进行实时跟踪,把太阳光聚焦到塔顶的接收器。
在接收器中对传热流体进行加热,产生高温过热蒸汽,过热蒸汽推动常规涡轮发电机组发电。
一些电力塔利用水。
蒸汽作为传热流体。
由于其卓越的传热和能量存储能力,在其他先进的设计中,对其进行了熔融硝酸盐试验。
具有商业规模的工厂可以生产200MW 的电力造价十分昂贵, 建设电站的投资很高聚光太阳能发电的基本原理
聚光太阳能发电使用抛物镜将光线聚集到充有合成油的吸热管上,再将加热到约400摄氏度的合成油输送到热交换器里,将热量通过此加热循环水,将水加热,产生水蒸气,推动涡轮转动使发电机运转,以此来发电。
聚光太阳能发电与太阳能电池不同,太阳能电池使用太阳电池板将太阳能直接变成电能,可以在阴天操作,CSP —般只能够在阳光充足、天气晴朗的地方进行。
聚光太阳能发电系统的组成
聚光太阳能发电系统由聚光太阳能接收器,聚光镜,阳跟踪机构组成.聚光太阳能接收器包括聚光太阳能电池,旁路二极管和散热系统等.聚光太阳能电池是将光能转换为电能的器件,普通的太阳能电池相比,与聚光太阳能电池接收到的电流密度是普通太阳能电池的几十到几百倍,就需要聚光电池的电阻这尽量小,以减少功率
损耗,时要设计适合采集高同解电流密度的电池栅线.目前国际上聚光电池主要有硅聚光电池和IIV族多结聚光电池两种.
聚光太阳能发电的发展现状
对于光伏组件,目前大致可以分为非聚光的平板太阳电池组件、聚光光伏发电组件和薄膜电池组件等三类。
前者目前应用最为普遍,后者尚处于开发之中,聚光光伏发电组件则由于结构尺寸较大和需要对日跟踪,通常是用在有一定场地和空间的场合,市场主要定位在乡村、台站和户用的中型离网光伏电站及大型并网发电中心电站。
西方发达国家(如美、日、德、澳等)主要发展平板太阳电池组件,从上世纪70年代起还发展聚光光伏发电组件,并达到了较高的技术水平和较大的规模。
聚光光伏发电组件有反射式结构和折射式结构两大类,但后来主要发展折射式的, 其聚光透镜常用点聚焦平板式和线聚焦柱面式两种。
点聚焦平板式与线聚焦柱面式聚光光伏发电组件相比,结构紧凑,聚光比高,所用电池少,但电池温度较高(从而降低光电转换效率和长期性能),对日跟踪系统精度要求较高。
近年有资料报道[2],在诸多种类的聚光光伏发电组件中,经过长期性能检测和运行考察,美国ENTECH公司开发的面尺寸为O.85m x 3.66m、聚光比为21、对日跟踪精度士1°硅聚光电池采用空气冷却的线聚焦柱面透镜聚光光伏发电组件,其性能、寿命和可靠性等处于领先地位。
目前,国际上平板硅太阳电池组件的售价约为3美元/Wp,光伏发电系统安装成本约为63美元/Wp,相当于发电成本0.22 美元/kW.h。
硅聚光光伏发电组件的售价约为1美元/Wp ,光伏发电系统安装成本约为4美元/Wp,相当于发电成本0.1美元/kW.h。
目前,国内平板式光伏发电系统技术已比较成熟,而聚光光伏发电系统还处于技术开发阶段。
聚光光伏电站用的对日跟踪系统,国内已有几项专利,大部分因驱
动电机功率大需要消耗自身的光伏电能而并不合算,且可靠性较差。
聚光透镜则国内还无单位研制生产,全部依靠进口。
例如,国内最早搞商用聚光光伏电站的秦皇岛阿尔法太阳能动力有限公司,1999〜2000年为西藏阿里地区建造了几座1kWp几kWp级的电站,聚光电池和平板式有机玻璃聚光透镜(400 倍点聚焦)均从美国太阳能公司购进,但均因跟踪系统失灵而失败。
对日跟踪系统做得较好的山东华森太阳能产业有限公司(隶属山东华艺集团有限公司),光伏电站采用由太阳敏感器信号控制机械伺服机构的双轴跟踪系统,跟踪精度达到0.1 ° 1 kWp级光伏发电系统的功耗仅为2W左右,聚光透镜和聚光电池则是从已倒闭的秦皇岛阿尔法太阳能动力有限公司购进的。
该公司目前已在筹备从国外引进聚光电池生产线,200〜300倍聚光,光电转换效率约为24%。
聚光太阳能发电的发展优势
1、与其它产业相比具有产业竞争优势
我国政府一直把研究开发太阳能和可再生资源技术列入国家科技攻关计划,大大推动了我国太阳能和可再生能源技术的发展。
二十多年来,太阳能利用技术和研究开发、商品化生产、市场开拓等方面都获得了长足发展,成为快速稳定发展的新兴产业之一。
我国已在太阳能光伏利用领域做出了积极的发展,光伏技术在解决西部边远无电地区人民的生活用电发挥了作用。
近几年我国在西藏、青海、甘肃等地区投资建设光伏电站示范项目,为解决无电地区的供电问题作出了很大
贡献,并积累了宝贵的经验。
随着我国光伏产业的发展,光伏能源将在中国的能源发展中占有举足轻重的地位。
2、与水利发电、火力发电相比具有资源优势
利用太阳做能源,没有废渣、废料、废水、废气排出,没有噪声,不产生有害的物质,因而不会污染环境,没有公害。
一年内到达地面的太阳辐射能的总量,要
比地球上现在每年消耗的各种能源的总量大几万倍。
我国宁夏、甘肃、青海、新疆、西藏的大部分地区年平均日照时间在3000h以上,如果光伏电站采用固定平板式结构,则大约有一半日照时间可利用,即年发电量为 1.5kW • h/Wp •年;如果采用对日跟踪平板式结构,年发电量约可提高40% ,即达到2.1 kW • h/Wp •年的水平;若采用聚光式结构,年发电量约可提高47%,即达到2.2 kW • h/Wp •年。
3、与潜在的竞争对手相比具有市场优势
我国是石化能源资源贫国,人均能源资源不足世界平均水平的一半,现在耗能是以煤炭为主(约占70% )。
要实现2020年国内生产总值比2000年翻两番的目标,能源供需矛盾十分突出,到时石化能源产生的CO2排放量为全球第
一(约占28% )。
另外,目前我国西部地区约有2万多个村、700多万户、3000 多万农牧民处于无电状态。
但是,我国是富太阳能资源国,全国2/3以上地区年日照超过2000小时,荒漠面积有108万平方公里,主要分布在西北地区,适合安装并网光伏发电系统,如果利用其中的 1.38万平方公里面积,则装机容量
可达1380GWp,相当于我国2002年的全部用电量,因此市场潜量十分巨大。
充分利用太阳能源发电,这一阳光工程将给西部地区尤其是西部贫困山区带来极大的社会效益和经济效益。