第六章 太阳能热动力发电
第一节 太阳能热发电概述
一、概念：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。
二、分类：根据太阳能热动力发电系统中 所采用的集热器的型式不同，该系统可以 分为分散型和集中型两大类。
太阳能热发电
太阳能热发电类型
分散型发电系统是将抛物面聚光器配置 成很多组，然后把这些集热器串联和并 联起来，以满足所需的供热温度。
世界上已建成的几座具有代表性的太阳能热发电电站概况
名称
标名 电站型式 额定功率 （MW） 集热工质
美国
SOLAR ONE 塔式
以色列、 美国联 合的 LUZ公
司
法国
SEGS Ⅷ
THEMIS
槽式
塔式
国际能源 署（法、 意、德）
EURELI OS
塔式
西班牙
CESA-Ⅰ 塔式
欧共体（10国）
SSPSCRS
2005年１月，南京玻璃纤维研究设计院下属的春 辉公司与以色列魏兹曼研究院Ｅ.Ｄ.Ｉ.Ｇ公司在南 京签约，在南京市江宁区建设国内第一座太阳能热 发电示范电站，预计今年底上网发电，一期规模为 ７０千瓦。
太阳能热发电
中科院电工所从20世纪70年代开始进行热发电方面的 研究，“八五”期间研制了槽式线聚焦装置，并在非成 像CPC集热，以及强化换热方面进行了研究；
因为太阳能热发电系统在早晚和白天云逛间 歇的时间内，都必须依靠储存的太阳能来维 持正常运行。至于夜间和阴雨天，一般考虑 采用常规燃料作辅助能源。
目前、可采用的蓄热方式有3种：显热蓄热、 潜热蓄热和化学储能。对不同的蓄热方式， 应选用相应不同的蓄热材料。
太阳能热发电
（3）辅助能源子系统
太阳能热发电系统除要配置蓄热子系统外， 还需配置辅助能源子系统以维持电站能够一 直持续运行。
(1)聚光集热子系统 聚光集热子系统包括聚光器、接收器和
跟踪装置。 聚光器：聚光器用于收集阳光并将其聚集到一
个有限尺寸面上，以提高单位面积上的太阳辐 照度，从而提高被加热工质的工作温度。 最常用的聚光方式有两种，即平面反射镜和曲 面反射镜。
太阳能热发电
接收器：
接收器是通过接收经过聚焦的阳光，将太阳 辐射能转变为热能，并传递给工质的部件。 在这里，工质被太阳辐射能加热，变成过热 蒸汽，再经管道送往汽轮机。
跟踪装置：为了使一天中所有时到的太阳辐 射都能通过反射镜面反射到固定不动的接收 器上，反射镜必须设置跟踪机构。
太阳聚光器的跟踪方式有两种，即单轴跟踪 和双轴跟踪。
从实现跟踪的方式上讲，有程序控制方式和 传感器控制方式两种。
太阳能热发电
（2）蓄热子系统
蓄热系统在集热器和汽轮发电机组之间提供 一个缓冲环节（蓄热和放热作用），保证机 组稳定运行。
塔式
SSPSDCS
槽式
10
80
2.5
1
水
联油醚 混合盐
水
1
0.5
0.5
水
钠
油
日本
ห้องสมุดไป่ตู้槽式 1 水
塔式 1 水
汽轮机蒸汽入 510℃
371℃
430℃
510℃
口参数
104bar 100bar 41.5bar 66.9bar
目前对系统的研究一般集中在降低成本，稳定运行方面， 未来的目标是集热器单位面积成本低于150$/m2，发 电容量成本低于1500$/KW，发电成本低于5$/GJ;
技术层面上的研究多集中于耐高温集热器以及反射镜面， 而大规模的、经济的能量储存技术却相对匮乏，不能保 证系统平稳运行，并提高效率。
太阳能热发电
太阳能热发电
（二）国内外研究进展——电站系统
1950年前苏联设计建造了世界第一座塔式太阳能 热发电小型试验装置，1976年法国建成世界第一 座电功率达100KW的塔式太阳能热电系统；
目前美国已有11座大型商用系统在并网运行，总装 机容量约为365MW，在日本、法国、以色列、意 大利、西班牙、德国、前苏联、澳大利亚等国也积 极开展了研究开发，并建设了试验示范系统；
整个系统由4部分组成；
① 聚光集热装置： ② 辅助能源装置： ③ 蓄热装置： ④ 汽轮发电装置：
太阳能热发电
六、太阳能发电站
太阳能热发电
太阳能热发电
太阳能热发电
太阳能热发电
七、太阳坑发电技术
它是在地面挖一个球形大坑，坑壁贴上 许多小反射镜，使大坑成一个巨大的凹 面半球镜，它将太阳能聚焦到接受器， 以获得高温蒸气。
四、塔式太阳能热发电系统构成
（也称集中型太阳能热发电系统） 整个系统由4部分构成： 聚光装置： 集热装置： 蓄热装置： 汽轮发电装置：
太阳能热发电
塔式太阳能热动力 发电的示意图
太阳能热发电
五、槽式太阳能热发电系统构成
槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统 (SEGS)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。
太阳能系统要求的蓄热子系统容量太大，以 致投资巨大。
所以．在太阳能热发电系统中采用常规燃料 作辅助能源，是个极为可取的方案。
太阳能热发电
(4)汽轮发电子系统
太阳能热发电系统用的动力发电装置，可选 用的有以下几种：
① 现代汽轮机； ② 燃气轮机； ③ 低沸点工质汽轮机； ④ 斯特林发动机。
太阳能热发电
试验证实太阳坑发电的方案是可行的。
太阳能热发电
太阳坑发电示意图
太阳能热发电
八、太阳能烟囱发电
它是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。
太阳能热发电
示太 意阳 图能
烟 囱 发 电
太阳能热发电
第二节 太阳能热发电
太阳能热发电
（一）概况
太阳能热发电是利用集热器把太阳辐射 能转变成热能，然后通过汽轮机、发电 机来发电。
聚光方式
塔式 高温
1000
碟式
槽式
800
400
太阳能热发电
低温 100
热发电技术路线
技术优势
生物质锅炉补燃 太阳能热发电
太阳能热发电
Molten-Salt Power Tower System Schematic
集中型发电系统也称为塔式接受器系统， 它由平面镜、跟踪机构、支架等组成定 日镜阵列，这些定日镜始终对准太阳， 把入射光反射到位于场地中心附近的高 塔顶端的接受器上。
太阳能热发电
三、 太阳能热发电系统组成
典型太阳能热发电系统由以下4部分组成： 聚光集热子系统、蓄热子系统、辅助能源子系 统和汽轮发电子系统。