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蝶式、槽式、塔式太阳能发电区分详解

2006年3月建设,2008年11月和2009年投产
上网电价27欧分。
熔融盐蓄热,7.5小时蓄热量
三介质,导热油,熔融盐,水蒸气
换热效率,导热油最高400℃,难以发挥熔融盐高温的优势。
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
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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。
斯特林发动机
发动机及电输出系统
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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
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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
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。
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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;
西班牙南部阿尔梅里亚建设了2台500KW的太阳能发电系统,164台聚光镜,总集热面积5362m2,油为集热和蓄热介质,汽轮机进口温度285℃,建设费用2800万马克。
日本1981年在四国香川县海边建设了2台1000KW的发电站,100块平面反射镜把太阳光反射到5台槽式抛物镜面上进行集热,集热介质为水-水蒸气,汽轮机进口温度346℃,压力14X105Pa。建设费用50亿日元由于当地日照条件差,利用率低,在取得试验数据后,1984年停止运行。
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。
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系统组成
碟式抛物面太阳能聚光器
碟式太阳能集热器
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
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导热油为介质,水蒸气工作
无蓄热装置
天然气补燃
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聚光集热器分散布置,并联或串联后将工作介质汇集到一起
4部分组成;
聚光集热装置:
辅助能源装置:
蓄热装置:
汽轮发电装置:
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太阳能热发电原理
聚光集热子系统
热-功-电转换子系统
蓄热子系统
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聚光集热子系统
热-功-电转换子系统
蓄热子系统
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6.4.3 特点
槽形抛物面镜集热器——线聚焦集热器,聚光低,吸收器散热面积大,介质温度一般不超过400 ℃ ,属于中温系统
蝶式、槽式-、塔式太阳能发电区分详解
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太阳能热发电种类
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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片31
美国太阳能1号电站
内华达州南部的克拉克镇
当地辐射值2606kwh/m2 a
75MW
1999年前期工作,2006年2月开工建设,2007年6月投产。
导热油蓄热,0.5小时蓄热,1700t导热油。
年发电1.34亿度,投资2.66亿美元
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西班牙Andasol 1号和2号
西班牙南部,辐射2136,50MWx2
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。
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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。
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
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西班牙和日本等国的示范工程也取得很好的结果
温度分布极不均匀
发电不稳定,不均匀
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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
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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
(3)热储存困难,热熔盐储热技术危险性大而且造价高。
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6.4 槽式太阳能热发电系统
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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。
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。
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系统特性
高聚光比:500-2000
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