死亡射线
耗资22亿美元的“烧鸟项目”
幻灯片64
幻灯片65
太阳能烟囱发电
在一大片圆形土地上盖满玻璃，圆中心建一高大的烟囱，烟囱底部装有风力透平机。透明玻璃盖板下被太阳加热的空气通过烟囱被抽走，驱动风力透平机发电。
1983年，西班牙建成一座太阳热气流（即太阳烟囱）发电站，发电功率50kW，用于进行探索性试验研究。
气动阻力低、发射质量小，因此近年来研发主要集中于具有更小单位功率质量比的空间电源应用领域，今后的研究方向主要是提高系统的稳定性和降低系统发电成本两个方面。
幻灯片18
碟式系统的缺点
1）造价昂贵，在三种系统中也是位居首位，目前碟式热发电系统的初投资成本高达4.7～6.4万元/kW；
（2）尽管碟式系统的聚光比非常高，可以达到2000℃的高温，但是对于目前的热发电技术而言，如此高的温度并不需要甚至是具有破坏性的。所以，碟式系统的接收器一般并不放在焦点上，而是根据性能指标要求适当地放在较低的温度区内，这样高聚光度的优点实际上并不能得到充分的发挥；
电站效率15.6%
诺贝尔奖，意大利物理学家鲁比亚主导。
幻灯片34
菲涅尔式太阳能发电系统
菲涅尔反射，线聚焦
结构简单，传动结构易于操作。
美国加州5MW示范，世界上第一个菲涅尔聚焦电站，水蒸气介质，温度450℃。
西班牙1.4MW示范，二期项目30MW
皇明，2.5MW示范，钢管镀膜。工业利用和供热。
幻灯片35
电力品质好、上网价格较低
幻灯片59
吸热器热损失：
辐射损失、对流损失、传导损失
吸热器黑色，辐射后白色
辐射温度超过1200℃，没有耐高温透光材料，吸热器敞开布置。对流损失大。
幻灯片60
世界最大塔式太阳能发电装置
幻灯片61
ISEGS 太阳能发电厂
幻灯片62
NRG能源公司 占一半股权
BrightSource和Google公司持有另一半股权
幻灯片1
太阳能热发电种类
幻灯片3
6.3 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。
（3）热储存困难，热熔盐储热技术危险性大而且造价高。
幻灯片19
6.4 槽式太阳能热发电系统
幻灯片20
6.4.1槽式太阳能热发电系统组成
槽式抛物面反射镜将太阳光聚焦到集热器，加热传热工质，在换热器内产生蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电的太阳能热发电系统简称槽式太阳能热发电系统，也称分散型太阳能热发电系统。
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85.6kW的辐射能转化成26.75kW 的电能，最高效率31.25%
发电规模灵活，安装简便，不需用水沙漠等缺水区域可用。
吸热器：多孔陶瓷，抽吸周边空气，带走陶瓷热量，空气加热至700℃。
加热后的空气进入锅炉炉膛，加热水变为水蒸气。
2005年河海大学与以色列合作研究，70KW塔式电站，空气介质，温度1000℃。
幻灯片58
塔式吸热器
与锅炉类似
以水为介质的吸热器均有汽包，吸热段分为未饱和水、两相流、和过热蒸汽段。
以熔融盐为介质的吸热器均为液相换热过程。
随着技术的完善，效率提高，建造费用下降，发电成本下降
效率：11.5%——13.6%
建造费用：5976——3011美元/千瓦
发电成本：26.3美分——12美分/度
雄心勃勃，计划到2000年总装机容量800MW，发电成本降低到5-6美分/度，但最后破产。——90-91年石油价格下跌， 经费减少
幻灯片30
从成立开始，该公司就集中力量研究开发槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统。
5年后实现产品化，可生产14-80MW的系列发电装置
1985~1991期间在美国建成了9座大型商用热发电系统，总装机容量354MW，并网运行，年发电10.8亿度，至今仍在运行
幻灯片28
导热油为介质，水蒸气工作
无蓄热装置
天然气补燃
幻灯片29
接收器
太阳能锅炉，要求体积小、换热效率高。
蓄热装置
选用传热和蓄热性能好的材料作为蓄热工质，一般选用水汽系统，对于高温大容量系统可选钠作为热传输介质。
幻灯片50
幻灯片51
幻灯片52
6.5.2 塔式太阳能热发电系统研究进展
1950年，原苏联设计了世界上第一座塔式太阳能热发电站的小型试验装置。
20世纪80年代世界上建成的塔式太阳能热发电系统集中于美国、西班牙、日本、前苏联等国家，基本上都是试验电站，目的是为大型商业电站的建设提供技术和经济依据。
美国Solar 2号电站提高了蒸汽参数，16.5MPa
，550℃。
幻灯片56
熔融盐为介质的塔式电站
Gemasolar太阳能塔式电站，西班牙南部
19.9MW
40%硝酸钾，60%硝酸钠
288℃—565℃
设计蓄热15小时
565℃条件下，每天温降低于1-2℃
幻灯片57
空气为介质的塔式电站
德国示范电站1.5MW，法国2MW
幻灯片36
计划正在建设的槽式太阳能发电站
幻灯片37
幻灯片38
幻灯片39
幻灯片40
幻灯片41
幻灯片42
幻灯片43
幻灯片44
幻灯片45
幻灯片46
幻灯片47
6.5塔式太阳能热发电系统构成
也称集中型系统，是在空旷平地上建立高大的塔，塔顶安装固定一个接收器（相当于锅炉），塔的周围安置大量的大型反射镜（称为定日镜），每台配有各自的跟踪机构，将太阳光聚集并反射到塔顶的接收器上产生高温，接收器内生成的高温蒸汽推动汽轮机来发电。
介质为水/水蒸气，压力4.5MPa，温度300℃
设计效率21%，实际效率13.41%
水蓄热，50min。备用：燃气补燃，掺烧比12-15%
幻灯片55
西班牙PS20电站
2009年投产，当时世界最大的塔式电站
容量20MW
镜场面积15万平方米。塔高165米。
热效率提高10%
设计较为保守。蓄热方式为热水蓄热。高压热水变压气化，产生饱和蒸汽的方式。
幻灯片66
幻灯片67
太阳能烟囱发电示意图
幻灯片68
幻灯片69
西班牙试验装置
西班牙曼札纳市，一个100kw的实验性电站从1981年已经开始运行。这座实验性电站的烟囱高200m，烟囱直径为10．3m；集热棚的半径为126m，其边缘处与地面的间隙约2m，其中间处距地面8m。
昼夜不停。白天涡轮机转速为1500r／min，产生100kw的电量。晚上集热棚下的地面把白天吸收的热释放出来，推动涡轮机以1000r／min的速度运行，发电量为40kw。
近年来，以色列科学研究院对此系统进行了改进。
2009年世界上最大的塔式太阳能发电系统在西班牙建成，20MW
幻灯片54
西班牙PS10电站
2005年开工建设，2007年运行
容量11MW
造价3500欧元 /KW
镜场面积7.5万平方米，定日镜624面，每面面积120平方米。塔高115米。
吸热器面积5.4X12米
集热器安装于地面上，安装和维护方便，各类集热器可同步跟踪，降低控制成本。
缺点是能量集中过程依赖于管道和泵，使得输热管路复杂，热损失和阻力较大。
幻灯片27
6.4.4 槽式太阳能发电系统发展现状
20世纪70年代末，美国、西欧、以色列和日本做了大量研发工作，取得了较大进展。
20世纪80年代初期，以色列和美国联合组建了鲁兹（LUZ）太阳能热发电国际有限公司。
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 Stirling
1816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
幻灯片70
澳大利亚拟在新南威尔士州建造一座目前世界上最大的太阳能热力发电站——烟囱式发电站,发电容量高达200MW.为达到此额定装机容量,电站需用一个直径7km的太阳能集热棚,并建1000m高的烟囱,占地达38km2,将成为澳大利亚乃至世界上最高的建筑物.
幻灯片71
太阳能热发电前景
幻灯片72
与光伏发电比较：热发电可担当基础电力负荷
幻灯片63
环保争议
美国鱼类和野生动物组织担心电厂产生的高热会杀死金雕和其他受保护动物物种
太阳能厂的建地为沙漠陆龟（desert tortoise）的栖息地，传兴建工程之初已造成600 只陆龟死亡，导致兴建工程一度停摆，Google 与BrightSource 能源公司请来十多位生物学家、耗资巨额金钱协助陆龟迁移到附近的栖息地。
整个系统出4部分构成：
聚光装置：
集热装置：
蓄热装置：
汽轮发电装置：
幻灯片48
特点
高聚光比：200-1000
高温：聚光比1000时，接收器中心温度1200℃。
集中布置，可实现规模化。
介质温度和压力高，提高发电效率。