2013-7-24 2
太阳能热发电技术
2013-7-24
3
槽式
碟式
塔式
2013-7-24
太阳能热发电三种基本形式
4
三种系统比较：
塔式效率高，槽式成本低，碟式单机可标准化 生产，三种方式各自优势明显，同时缺点也很 明显：塔式一次性投入大，槽式相对塔式和碟 式效率较低，碟式单机规模很难做大。 目前来说，塔式和碟式尚处于研究、开发、示 范阶段，槽式已经是最成熟的商业化技术。
2013-7-24 24
发展方向：
（1）先进的聚光器结构； 围绕结构（轴式—衍架式）；长度（100米—150米）；聚光镜材料； 玻璃厚度；降低整机重量等等。
LS3型100米长阵列
2013-7-24
EUROTROUGH型150米长阵列
25
（2）性能提高的真空管接收器； 涂层技术提高发射率；结构上最大限度减少阴影面积；调 整相关材料配方，使得可伐更好封接等等。
28
（4）联合发电系统。与常规电站联合，由太阳能提供汽轮机中、低 压部分的蒸汽。这样可提高系统效率，降低成本。

2013-7-24
29
（5）可靠性技术研究。例如，运动中的高温真空 接收器在聚光器阵列两端与布置在地面上不动的 导热油管路之间存在一个重要的活动密封连接问 题。现在一般设计为球型关节，需要考虑高温、 一定压力、处于运动状态、密封等因素。 （6）极轴跟踪技术。南北向聚光集热器由原来的 水平放置改为面朝南的倾斜轴，充分考虑方位角 和高度角的影响，从而更有效地接收太阳辐射能。
2013-7-24
31
2013-7-24
32
单台碟式太阳能发电机
多套并联的碟式太阳能发电机站
2013-7-24
33
美国、德国等国家的科研部门相继展开碟式太阳能热发电 的研制开发，样机转换效率目前最高达29.4%，吸热器的 效率为65%～90%。 2004年，美国SES在Sandia国家实验室建造出5套25kWe 碟式斯特林系统。2005年8月，SES公司实施由40套 25kWe组成的1MW碟式项目，并宣布与南加州爱迪生电 力公司签署的850MW的PPA电力购买协议。 由德国研发的6套9-10kWe处于商业化前夕的碟式斯特林 系统在西班牙PSA获得示范，并累计达30000小时的运行 纪录。为进一步降低系统成本，德国环境部资助的新6台 碟式斯特林系统发展计划已由SBP公司执行。
九座电站运行至2003年总输出达12000GWh
2013-7-24
21
最近建成的内华达Solar One 槽式太阳能电站
2013-7-24
22
2007年6月，内华达Solar one 太阳能电站 建成运行发电，其装机容量64MW，总占地 面积400英亩，其中太阳能槽式集热器占总 面积四分之三。该电站共有槽式抛物面集 热器760个，镜子面积达到18万平方米，以 此来收集聚焦太阳光对吸热管内的工质加 热，其吸热管由金属和玻璃造成并涂有选 择性吸热涂层，单根吸热管长度为4米，全 厂共使用吸热管18240根。
Por cupine Abs orbe r CPC
Gas Exit
Conce ntr ate d Sunlight
Window
Gas Input
Inte rnal Pr e he ate r
Condensates drain
外露式
空腔式
2013-7-24
10
接收器吸热材料：金属丝网、泡沫陶瓷、陶瓷管等。
2013-7-24
7
2013-7-24
8
2013-7-24
Solar Two 流程图
9
接收器
将太阳光能量转化为工作流体的热能，设计主要取决于聚光器 （Concentrator）的类型、温度和压力工作范围、辐射通量。要求能 承受一定数值的太阳光能量密度和梯度，避免局部过热等发生，流体 的流动分布与能量密度分布相匹配，附带有蓄热功能，效率高，简单 易造，成本经济。主要有外露式和空腔式
载热介质:水/蒸汽、钠、熔盐、空气。
2013-7-24
11
最新建成的PS10
2007年3月，欧洲第一座商业化塔式聚光太 阳能电站在西班牙南部城市Seville附近建成。 这座所谓的PS10塔式太阳能电站装机容量 11MW，通过624台定日镜来发电，每台定 日镜面积120平方米，它们将阳光聚集到 115米高的太阳能塔上，塔上装有一个太阳 能接收器和蒸汽轮机，由蒸汽轮机带动发 电机来发电。
2013-7-24 23
Andasol-1 和Andasol-2
在西班牙Andalucia地区，两座50MW槽式太阳能 电站（Andasol-1 和Andasol-2）目前正在建设中。 每个电站的太阳能集热器预期安装面积为510120 平方米、具有6小时的储热量。Andasol太阳能电 站将成为欧洲首座槽式太阳能热发电站，每座太 阳能电站的装机容量将可供20万人使用，其单个 电站512000平方米的集热面积将使其成为世界最 大的槽式太阳能电站。Andasol-1项目在2006年5 月由于资金短缺被迫中断，但现已同时获得欧盟 和德国环境部资助，并于2006年7月开始建设， 预计2008年完工。
2013-7-24
6
塔式太阳能热发电代表工程是美国的Solar Two
美国1982年在加利福尼亚州兴建了一座大型塔式 太阳能热电站。该电站位于美国加州南部Barstow 沙漠地区附近，这座电站占地7万多平方米，塔高 90米，采用了1818个聚光镜，发电能力达到1万 千瓦，命名为太阳一号（ solar one ）。美国太 阳二号(solar two)是在美国太阳一号基础上改建 的，主要是添加了蓄能装置，使整个装置利用率 提高了40%。
太阳能热发电& 聚光光伏发电技术
中国工程院院士 南京市科协主席 东南大学太阳能研究中心主任
张耀明
2013-7-24
1
太阳能发电主要形式
太阳能发电目前主要有太阳能光伏发电和 太阳能热发电。 太阳能热发电按其工质温度高低分为低温 太阳能热发电和高温太阳能热发电，低温 太阳能热发电效率低，目前很少采用。 高温太阳能热发电按其聚光器种类不同分 为：塔式、槽式和碟式。
2013-7-24
35
2、增大单机容量。目前最大单机发电能力为 50KW，以色列魏茨曼研究院计划单机能力增大 到70KW，可降低其成本。 3、斯特林发动机。碟式系统一般采用斯特林发电 系统，提高斯特林发动机效率，降低其成本，可 降低整个系统的成本。 4、热管式接收器。采用热管技术，使碟式斯特林 发电系统接收器集吸热、蓄热、发电三位一体， 提高系统效率，降低成本。
2013-7-24
40
2013-7-24
41
2013-7-24
42
我国首座塔式太阳能热发电系统通过鉴定
以中科院物理所清洁能源中心主任陈立泉 院士和中国科学院研究员、中国工程院院 士闻立时组成的高规格专家鉴定委员会对 项目给予了高度评价：研发建成的塔式太 阳能热发电示范工程为国内首创；该项科 技成果填补了国内空白，在系统整体技术 上达到国际同类系统的先进水平，其中定 日镜的曲面成型技术及其时钟开环和传感 器闭环相结合的控制技术属国际首创。
以色列Solel公司接收器
德国Schott公司接收器
2013-7-24
26
（3）DSG技术：直接用水作为介质，取消大量换热器， 简化系统，提高效率，降低成本 。
2013-7-24
27
热管式系统结构
4.0MPa 350℃
Super Heater
`
Steam Generator
Preheater
2013-7-24
2013-7-24
38
70kW塔式太阳能热发电全景
2013-7-24
39
定日镜
国外定日镜占整个系统投 资一半以上，我们自主 设计的定日镜巧妙的解 决了国外同行的技术难 点，大大降低了成本， 拥有自主知识产权，为 以后大规模生产打下基 础。每台定日镜20至40 平方米，反射到位于33 米高中心塔接收器时光 斑直径400mm左右。
2013-7-24
12
PS10
2013-7-24
13
发展方向： 1、提高各部件制备 技术及其效率； 2、增大电站规模， 降低定日镜等成本； 3、 “联合循环”。
2013-7-24
14
槽式太阳能热发电系统
槽式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，收集较 高温度的热能，加热工质，产生过热蒸汽， 驱动汽轮发电机组发电 。
2013-7-24 36
成本
成本趋势：美国Sunlab预测2020年每度电3-4美分 。
2013-7-24
37
国内首座塔式太阳能热发电示范工程
南京春辉科技实业有限公司（南京玻纤院第三研究所）和 河海大学新能源新材料开发研究院联合组成攻关队伍，利 用各自开展了近10年的研究经验，在太阳能热发电领域 的太阳光方位传感器、自动跟踪系统，尤其是塔式太阳能 热发电的定日镜、槽式太阳能热发电的槽式抛物面反射镜 取得重大成绩，同时在塔式太阳能接收器、槽式太阳能接 收器方面也取得了突破性进展，并拥有自主知识产权。与 以色列合作建立的70kW塔式太阳能热发电示范工程已于 2005年10月底正式发电。这也标志着我国太阳能应用技 术跨入国际先进水平行列。
2013-7-24
30
碟式太阳能热发电技术
碟式太阳能热发电系统是利用旋转抛物面反射镜， 将入射阳光聚集在焦点上，放置在焦点处的太阳 能接收器收集较高温度的热能，加热工质，产生 过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电；或在焦点处 直接放置斯特林（stirling）电机发电。 碟式太阳能热发电系统具有寿命长、效率高、灵 活性强等特点，可以单台供电，也可以多套并联 使用，非常适合边、远、山区发电。整个系统包 括：聚光集热子系统、发电子系统、蓄热子系统。