太阳能热发电系统设计和经济性的的初步研究文献综述

 2022-05-23 09:05

毕设综述

摘要:太阳能热发电技术是将太阳的辐射能转化为热能,再转化为电能的一种技术。在现代社会中,因为太阳能的可长时间利用并且十分清洁,经济性较高的特性,太阳能发电技术得到了人们的普遍应用。本文将对塔式太阳能发电技术和槽式太阳能发电技术进行相关的阅读概括,使我们更加清楚地了解到这两种技术以及它们的发展现状和前景。

关键词:塔式太阳能发电技术;槽式太阳能发电技术;经济性

常见的太阳能发电方式主要分为光热发电和光伏发电,而在光热发电中最主要的两种发电技术便是塔式太阳能发电技术和槽式太阳能发电技术,他们因为开发前景巨大,近年来受到了人们极大的关注。

1.塔式太阳能热发电技术

塔式太阳能热发电系统是采用定日镜追踪太阳的方法,把太阳光汇聚在中心接收塔的接收器上面,将收集到的太阳辐射能转换为热能,然后通过对内部工作物质的加热处理来带动汽轮机转动,从而达到发电的目的[1]。早在1982年,美国就在加州南部,巴斯托附近的沙漠地区建成一座被称为“太阳一号”[2]的塔式太阳能发电系统,而中国首个具有自主知识产权的兆瓦级太阳能热发电塔式系统发电站在北京延庆也已经通过验收。通过初步统计这个电站的年发电量可达195万度,相比传统火力电站每年可节约标准煤663吨,减排二氧化碳2336吨、二氧化硫17吨、粉尘颗粒136吨[3]。通过这些数据,我们可以清楚的认识到塔式太阳能发电技术的优势。目前国内首批的16个光热电站项目中有9个塔式电站[4],由此可见塔式太阳能发电技术是比较好的一种发电方式。

我国的煤炭资源较为紧缺,所以除了直接发电外,也可以利用塔式太阳能热发电系统与燃煤系统结合,进行辅助发电,这样可以提高太阳能利用率,降低燃煤消耗,早在1975年就已经有人提出了将太阳能与化石燃料结合发电的理念,近年来也有人将这一理念付诸行动,通过详细的计算数据来确定这种方式的可行性,以1000MW的塔式太阳能辅助燃煤发电站为例[5],1000MW塔式太阳能辅助燃煤发电项目在全生命周期内可发电大约13.6万GW·h,其中太阳能发电大约为7591.6GW·h,燃煤发电12.8万GW·h,系统运营期内平均光电转换效率为18.2%,远高于常规塔式太阳能热发电站的转换效率。

近年来,在经过了一段时期的示范性项目积累后,定日镜技术、热发电专用汽轮机技术、跟踪系统等均取得了不小的发展与进步,国内已经开始有一些厂家具备了大规模的量产能力。中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司等五大发电集团也已全面进入塔式热发电项目的研发工作当中。还有一些民企也能够为系统集成提供一些关键设备的供应。目前我国在塔式太阳能热发电方面已经具备了产业化发展基础,国家对于光热产业发展也给予了高度关注,塔式发电在我国有着良好的发展前景[6]。不过,当前塔式发电系统的相关配套产业由于还未能够实现大规模量产,因此也就导致了整体项目的造价水平相对偏高。因而,为加快促进我国在塔式发电产业方面的发展,建议有关国家主管部门尽可能的在产业政策与电价政策上给予适当的优惠、支持。

2.槽式太阳能发电技术

槽式太阳能发电技术主要包含聚光集热系统,换热系统,储能系统及动力岛发电系统[7]。槽式太阳能发电采用多个槽形抛物面式聚光器,将太阳光聚集到接收装置的集热管上,加热工质,产生高温蒸汽后推动汽轮机发电。聚光集热是整个槽式发电系统的核心,它由聚光阵列、集热器和跟踪装置组成。集热器大多采用串、并联排列的方式,可按南北、东西和极轴3个方向对太阳光进行一维跟踪;在换热部分,预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器4组件实现了工质加热、换热、产生蒸汽、进行发电的过程。

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