太陽能光熱技術(shù)介紹

1、太陽能熱發(fā)電利用技術(shù)介紹（一）I. 太陽能資源的利用方式II. 太陽能熱發(fā)電利用現(xiàn)狀I(lǐng)II. 三種典型光熱發(fā)電技術(shù)介紹（原理、系統(tǒng)及參數(shù)）IV. 各光熱發(fā)電系統(tǒng)的對比分析 V.制約我國光熱發(fā)展的因素主要內(nèi)容太陽能光熱利用中低溫高溫光伏利用單晶硅、多晶硅、薄膜電池太陽能熱水器，太陽能建筑，太陽能制冷供暖，太陽能海水淡化，太陽能工農(nóng)業(yè)供熱系統(tǒng)等；太陽能熱發(fā)電太陽能熱發(fā)電(CSP)(CSP)，太陽能熱化學(xué)制燃料，太陽能煤制油等太陽能資源的利用方式槽式槽式CSPCSP塔式塔式CSPCSP碟式碟式CSPCSP菲涅爾式菲涅爾式CSPCSP光伏發(fā)電光伏發(fā)電 時時 間間 熱發(fā)電熱發(fā)電 負荷率負荷率 全球太陽能

2、熱發(fā)電現(xiàn)狀以上數(shù)字來自于中國太陽能集熱發(fā)電的可行性及政策研究報告根據(jù)根據(jù)太陽能發(fā)電發(fā)展太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五十二五”規(guī)劃規(guī)劃，截止到，截止到2010 2010 年底，年底，全球已實現(xiàn)并網(wǎng)運行的光熱電站總裝機容量為全球已實現(xiàn)并網(wǎng)運行的光熱電站總裝機容量為110 110 萬萬kWkW，在，在建項目總裝機容量約建項目總裝機容量約12001200萬萬 kW kW。全球太陽能熱發(fā)電現(xiàn)狀19501950年，原蘇聯(lián)設(shè)計了世年，原蘇聯(lián)設(shè)計了世界上第一個塔式界上第一個塔式CSPCSP1976 1976 年年, ,法國比利牛斯山法國比利牛斯山, ,第第1 1 座電功率達座電功率達100 kW 100 kW 的的塔

3、式塔式CSPCSP1980年以色列和美國，路茲年以色列和美國，路茲LUZ太陽能光熱公司，從太陽能光熱公司，從1985年年-1991年，在美國加州年，在美國加州沙漠相繼建成了沙漠相繼建成了9座槽式太陽座槽式太陽能熱發(fā)電站，總裝機容量能熱發(fā)電站，總裝機容量353.8MW，并投入網(wǎng)營運。，并投入網(wǎng)營運。2020世紀(jì)末期，美國、意大利、法國、西班牙、日世紀(jì)末期，美國、意大利、法國、西班牙、日本、澳大利亞、德國、以色列等國相繼建立各種本、澳大利亞、德國、以色列等國相繼建立各種不同類型的實驗示范裝置和商業(yè)化運行裝置不同類型的實驗示范裝置和商業(yè)化運行裝置, , 促促進了太陽能熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化進程進了

4、太陽能熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化進程。發(fā)展歷史1950 年原蘇聯(lián)設(shè)計建造了世界第1 座塔式太陽能熱發(fā)電小型試驗裝置.1976 年法國在比利牛斯山建成第1 座電功率達100 kW 的塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)之后.20 世紀(jì)80 年代以來, 美國、意大利、法國、西班牙、日本、澳大利亞、德國、以色列等國相繼建立各種不同類型的實驗示范裝置和商業(yè)化運行裝置, 促進了太陽能熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化進程.64 MWe Acciona Nevada Solar OneSolar Parabolic Trough PlantPS20 plant under construction beside PSAbengoa

5、solar dish stirling以上數(shù)字來自于中國太陽能集熱發(fā)電的可行性及政策研究報告16000GWDNI5kWh/m2-day，坡度小于，坡度小于3%我國光熱發(fā)電現(xiàn)狀20052005年，年，70kW70kW塔式塔式CSPCSP實驗室實驗室20122012年，年，1MW 1MW 塔塔式式CSPCSP示范項目示范項目20 20 世紀(jì)世紀(jì)80 80 年代初，年代初，試制了試制了2 2 臺臺5KW 5KW 碟式拋物面點聚碟式拋物面點聚焦太陽能熱發(fā)電焦太陽能熱發(fā)電裝置裝置工業(yè)化運行的工業(yè)化運行的10MW10MW塔式塔式CSPCSP項目將落戶項目將落戶柴 達 木 盆 地 ， 預(yù) 計柴 達 木 盆

6、地 ， 預(yù) 計20142014年建成投產(chǎn)年建成投產(chǎn)。槽式槽式CSPCSP，50MW50MW，鄂爾多斯鄂爾多斯 到2015年底，以經(jīng)濟性與光伏發(fā)電基本相當(dāng)為前提，建成光熱發(fā)電總裝機容量100 萬千瓦；到2020年，實現(xiàn)光熱發(fā)電300萬千瓦。三種典型光熱發(fā)電技術(shù)介紹太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的組成集熱塔式CSP 電站集熱塔式集熱塔式聚光系統(tǒng)聚光系統(tǒng)定日鏡系統(tǒng)定日鏡系統(tǒng)吸熱和熱量傳遞系統(tǒng)吸熱和熱量傳遞系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)1.2-120m250-165mGemasolarGemasolar 電站結(jié)構(gòu)示意圖電站結(jié)構(gòu)示意圖550700優(yōu)點：優(yōu)點：聚光倍率高，聚光比一可達到聚光倍率高，聚光比一可達到2001000；

7、投射到塔頂吸熱投射到塔頂吸熱器的平均熱流密度可達器的平均熱流密度可達3001000kW/m2,工作溫度最高達工作溫度最高達1000以上。以上。由于接收器散熱面積相對較小以及運用了儲能槽，使其有較由于接收器散熱面積相對較小以及運用了儲能槽，使其有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。高的光電轉(zhuǎn)換效率。容易獲得配套設(shè)備；容易獲得配套設(shè)備；缺點：缺點：定日鏡費用較高，成本較高定日鏡費用較高，成本較高占地面積較大，需要在裝機容量和占地面積中尋求最經(jīng)濟的占地面積較大，需要在裝機容量和占地面積中尋求最經(jīng)濟的配比。配比。具有代表性的塔式太陽能電站情況北京延慶興的塔式太陽能熱發(fā)電站，聚光鏡面積為10000m2，太陽能接收塔高1

8、00，裝機容量為1.0。汽輪機進口溫度為390C、壓力2.35MPa。系統(tǒng)采用兩級蓄熱，包括導(dǎo)熱油（350）和蒸汽蓄熱器(2.5MPa)，能夠供汽輪機在無日照的情況下，以1MW 功率發(fā)電1h。拋物面槽式CSP 電站拋物面槽式拋物面槽式聚光系統(tǒng)聚光系統(tǒng)400槽式CSP集熱器優(yōu)點：優(yōu)點：發(fā)電系統(tǒng)簡單，集熱器等設(shè)備均分布在地面上，安裝維修方便；發(fā)電系統(tǒng)簡單，集熱器等設(shè)備均分布在地面上，安裝維修方便；聚光器、集熱器可以同時跟蹤，跟蹤成本較低；聚光器、集熱器可以同時跟蹤，跟蹤成本較低； 系統(tǒng)容量限制性因素較少。系統(tǒng)容量限制性因素較少。缺點：缺點：聚光效率較低，吸熱器散熱面積較大，傳熱損失較大，介質(zhì)的聚光

9、效率較低，吸熱器散熱面積較大，傳熱損失較大，介質(zhì)的工作溫度工作溫度400400；管道系統(tǒng)復(fù)雜，熱量和阻力損失較大，降低了發(fā)電效率；管道系統(tǒng)復(fù)雜，熱量和阻力損失較大，降低了發(fā)電效率；線型吸熱器表面無法進行絕熱處理，輻射損失隨溫度的升高而線型吸熱器表面無法進行絕熱處理，輻射損失隨溫度的升高而增加。增加。尤其是在中國，太陽能豐富區(qū)域與風(fēng)資源豐富區(qū)域相重合，對尤其是在中國，太陽能豐富區(qū)域與風(fēng)資源豐富區(qū)域相重合，對流散熱損失降低了吸熱系統(tǒng)效率。流散熱損失降低了吸熱系統(tǒng)效率。具有代表性的槽式CSP電站情況加裝大容量融鹽儲熱單元的槽式加裝大容量融鹽儲熱單元的槽式CSP CSP 電站結(jié)構(gòu)電站結(jié)構(gòu)混合動力混合動

10、力CSPCSP電站電站2424小時運行工況小時運行工況碟式CSP 電站拋物面蝶式拋物面蝶式聚光系統(tǒng)聚光系統(tǒng)聚光器聚光器接收器接收器熱機熱機典型系統(tǒng)典型系統(tǒng)25kW優(yōu)點：優(yōu)點：發(fā)電系統(tǒng)簡單，聚光比高；發(fā)電系統(tǒng)簡單，聚光比高；模塊化部署；模塊化部署； 系統(tǒng)發(fā)電效率高。系統(tǒng)發(fā)電效率高。缺點：缺點：高溫接收器較為復(fù)雜；高溫接收器較為復(fù)雜；管道及保溫材料昂貴。管道及保溫材料昂貴。碟式CSP比塔式、槽式發(fā)展相對較晚，但是發(fā)展較快，由于其高效率，模塊化的優(yōu)勢，是非常被看好的一種利用形式。斯特林發(fā)電機；斯特林發(fā)電機；微型汽輪機；微型汽輪機；現(xiàn)有火電廠增容現(xiàn)有火電廠增容。靈活的利用形式靈活的利用形式：三種不同方

11、式主要參數(shù)對比項目項目槽式槽式塔式塔式碟式碟式聚焦方式聚焦方式線聚焦線聚焦點聚焦點聚焦點聚焦點聚焦裝機容量裝機容量30-320MW30-320MW10-200MW10-200MW5-25kW5-25kW聚光比聚光比50-10050-100200-1000200-10001000-60001000-6000跟蹤方式跟蹤方式單軸、同步單軸、同步雙軸雙軸/ /方位角方位角+ +仰角仰角、獨立、獨立雙軸雙軸/ /方位角方位角+ +仰角仰角聚光效率聚光效率焦距短、鏡面和焦焦距短、鏡面和焦點位置固定、效率點位置固定、效率高高焦距長、現(xiàn)有跟蹤方焦距長、現(xiàn)有跟蹤方式像散嚴(yán)重，效率低式像散嚴(yán)重，效率低焦距短、鏡

12、面和焦距短、鏡面和焦點相對位置固焦點相對位置固定，效率高定，效率高集熱效率集熱效率效率低效率低效率高效率高效率高效率高工質(zhì)工質(zhì)油油/ /水水油油/ /水水空氣空氣/ /水水工質(zhì)溫度工質(zhì)溫度/ /400400500-1200500-1200750-2000750-2000熱機效率熱機效率中中較高較高高高發(fā)電效率發(fā)電效率%14%-16%14%-16%17%-20%17%-20%19%-25%19%-25%占地面積占地面積大大中中小小商業(yè)化程度商業(yè)化程度已商業(yè)化可獲得已商業(yè)化可獲得規(guī)范化示范站規(guī)范化示范站原理機，示范樣原理機，示范樣機機混合循環(huán)的設(shè)計潛力混合循環(huán)的設(shè)計潛力均可以均可以建設(shè)成本（建設(shè)成

13、本（$/w$/w）3.63.6（6h6h儲能）儲能）3.43.4（不含儲能）（不含儲能） 5.45.4（不含儲能）（不含儲能）開發(fā)成本（開發(fā)成本（$/kWh$/kWh）0.15-0.260.15-0.260.08-0.160.08-0.160.250.25以上數(shù)據(jù)來自國金證券研究所以上數(shù)據(jù)來自國金證券研究所制約因素關(guān)鍵技術(shù)缺失：關(guān)鍵技術(shù)缺失：在發(fā)電系統(tǒng)性能、工藝、材料、部件以及相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)等方面技術(shù)不足技術(shù)引進困難：技術(shù)引進困難：目前太陽能光熱發(fā)電技術(shù)均屬于保密級別。技術(shù)自身成熟程度：技術(shù)自身成熟程度：國外的技術(shù)大多在示范階段；技術(shù)的適用性技術(shù)的適用性：國外技術(shù)與我國特殊氣候條件的適用性值得懷疑。工作重點和保證措施1.1.加大力度，針對性地攻破關(guān)鍵技術(shù)；加大力度，針對性地攻破關(guān)鍵技術(shù)；2.2.示范應(yīng)用，摸清工程化的道路；示范應(yīng)用，摸清工程化的道路；3.3.逐項突破，做好市場培育工作；逐項突破，做好市場培育工作；4.4.自我提升，不斷提高研發(fā)、設(shè)計、施工能力。自我提升，不斷提高研發(fā)、設(shè)計、施工能力。5.5.研究集成系統(tǒng)（含儲能）