摘要：太陽(yáng)能是一種用之不盡、取之不竭的清洗動(dòng)力，在動(dòng)力與環(huán)境疑問(wèn)日趨嚴(yán)重的今日，許多國(guó)家都對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電技能進(jìn)行了研討和實(shí)習(xí)，并取得了一些效果。太陽(yáng)能光熱發(fā)電是太陽(yáng)能使用的一種有用方法，現(xiàn)在有槽式、碟式和塔式三種典型的太陽(yáng)能光熱發(fā)電方法。比之傳統(tǒng)的火力發(fā)電方法，太陽(yáng)能有其環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，可是也存在一些疑問(wèn)需求去戰(zhàn)勝。跟著人類對(duì)清洗動(dòng)力的需求太陽(yáng)能發(fā)電技能將會(huì)得到更加深化的展開(kāi)。

作為一種廣泛的清洗動(dòng)力，太陽(yáng)能有許多使用方法。太陽(yáng)能發(fā)電、太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能采光采暖、太陽(yáng)能干燥等，其間太陽(yáng)能光熱發(fā)電也叫集合型太陽(yáng)能熱發(fā)電（Concentrating Solar Power，簡(jiǎn)稱CSP），可以大計(jì)劃會(huì)集使用太陽(yáng)能的方法，是一種處理動(dòng)力疑問(wèn)的有用路徑。高壓試驗(yàn)變壓器

太陽(yáng)能熱發(fā)電技能即是使用光學(xué)體系集合太陽(yáng)輻射能，用以加熱工質(zhì)，出產(chǎn)高溫蒸汽。驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)組發(fā)電，簡(jiǎn)稱光熱發(fā)電技能。他與光伏發(fā)電比較，具有用率高、結(jié)構(gòu)緊湊、作業(yè)本錢(qián)低一級(jí)優(yōu)點(diǎn)。

依據(jù)聚光方法的不相同，光熱發(fā)電技能可分為三種方法：塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電、槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電和碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電技能。三種聚光集熱方法的不相同在數(shù)量上的直接表現(xiàn)即是聚光比的不相同。聚光比即吸收體的均勻能流密度和入射能流密度之比。這三種方法都可以大致地分為太陽(yáng)能集熱體系、熱傳輸和交流體系、發(fā)電體系三個(gè)根本體系?？墒且?yàn)樗麄兏髯跃酃獗炔幌嗤?，致使可以到達(dá)的集熱溫度也不相同，所以三種聚光方法對(duì)應(yīng)的三個(gè)構(gòu)成體系也有不相同程度的區(qū)別。

1 槽式聚光發(fā)電體系

槽式聚光是使用拋物線的光學(xué)原理，集合太陽(yáng)輻射能。拋物線縱向延伸構(gòu)成的平面稱為拋物面，它能將平行于本身軸線的太陽(yáng)輻射集聚到一條線（帶）上，進(jìn)步能量密度，易于使用。在這條太陽(yáng)輻射聚集帶上安置有集熱管，用來(lái)吸收太陽(yáng)能，并將其轉(zhuǎn)化為熱能?，F(xiàn)在的集熱管通常為真空式玻璃集熱管。集熱管由外部的玻璃管和內(nèi)部的西熱管構(gòu)成，兩管之間空地抽真空阻撓熱量丟失。吸熱管有不銹鋼制成，內(nèi)部有工質(zhì)活動(dòng)，在不銹鋼管的外表涂有黑色的吸熱薄膜，薄膜對(duì)太陽(yáng)光有較高的吸率，一起在紅外波普段有較低的發(fā)射率，這樣就可以有用地吸收太陽(yáng)能。這種聚光體系還需求設(shè)置控制體系來(lái)適應(yīng)太陽(yáng)能光在一天中視點(diǎn)的改變。槽式聚光吸熱體系將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為集熱管內(nèi)導(dǎo)熱流體的熱能，燃后用高溫工質(zhì)去加熱給水發(fā)生蒸汽去沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)發(fā)電。槽式太陽(yáng)能聚光體系的聚光比為20到80，以油為導(dǎo)熱流體的聚熱溫度最高為300到400℃，以混合硝酸鹽為導(dǎo)熱流體最高能使集熱溫度到達(dá)550℃，后者對(duì)于進(jìn)步發(fā)電功率而言更具有優(yōu)勢(shì)，可是總的發(fā)電功率還是較低。別的，為了戰(zhàn)勝太陽(yáng)能在時(shí)刻上散布不均的特點(diǎn)，還要設(shè)置蓄熱體系，或者是用別的燃料作為彌補(bǔ)調(diào)整。

從20世紀(jì)八十時(shí)代開(kāi)端，世界上許多國(guó)家都展開(kāi)了槽式太陽(yáng)能聚光發(fā)電體系的研討和締造。表1列出了一些著名的槽式太陽(yáng)能發(fā)電站。

現(xiàn)在，美國(guó)、以色列、澳大利亞、德國(guó)等國(guó)家是太陽(yáng)能使用大國(guó)，也是槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電技能強(qiáng)國(guó)。 其間美國(guó)魯茲LUZ公司是槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電技能使用的模范，在1985~1991年間，美國(guó)在南加州先后建成9座槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站，總裝機(jī)容量353.8 MW。2010年10月，美國(guó)政府同意在加利福尼亞州南部沙漠區(qū)域締造一個(gè)名為“布萊斯太陽(yáng)能項(xiàng)目”的新動(dòng)力項(xiàng)目,這是在美國(guó)公共土地上施行的計(jì)劃最大的太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目?！安既R斯太陽(yáng)能項(xiàng)目”計(jì)劃締造地址坐落加州布萊斯區(qū)域鄰近的莫哈韋沙漠內(nèi),項(xiàng)目占地2833公頃,耗資60億美元,建成后將擁有1000兆瓦發(fā)電能力。估計(jì)2011年末到2012年投入發(fā)電。

和發(fā)達(dá)國(guó)家比較較，現(xiàn)在中國(guó)在這方面還相對(duì)落后，直到2010年頭，槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電體系成套設(shè)備核心技能，由北京中航通用公司與中科院工程熱物理研討所、華北電力大學(xué)協(xié)作研制成功，完成了曲面聚光鏡從技能到出產(chǎn)的完全國(guó)產(chǎn)化。2010年8月10日，中國(guó)首個(gè)太陽(yáng)能槽式發(fā)電項(xiàng)目首個(gè)出產(chǎn)基地奠基儀式在沅陵縣城郊舉辦。該項(xiàng)目突破了聚光鏡片、盯梢驅(qū)動(dòng)設(shè)備、線集合集熱管3項(xiàng)核心技能，中國(guó)是繼美國(guó)、德國(guó)、以色列以后的悉數(shù)技能國(guó)產(chǎn)化的國(guó)家。

2 碟式太陽(yáng)能發(fā)電體系

碟式太陽(yáng)能熱動(dòng)力發(fā)電體系的選用碟式聚光這種方法，碟式聚光體系的太陽(yáng)輻射反射面安置成碟（盤(pán)）形，聚光比可以到達(dá)3000以上，因而能在焦點(diǎn)處發(fā)生很高的溫度，比其它兩種熱發(fā)電方法的聚光溫度都要高，作業(yè)溫度可以到達(dá)750-1500℃，因而它可以到達(dá)最高的熱機(jī)功率。

碟式太陽(yáng)能發(fā)電體系包含聚光器、接收器、熱機(jī)、支架、盯梢控制體系等首要部件。體系作業(yè)時(shí)，從聚光器反射的太陽(yáng)光集合在接收器上，太陽(yáng)能被熱機(jī)轉(zhuǎn)化為熱機(jī)內(nèi)部作業(yè)介質(zhì)的內(nèi)能，使介質(zhì)溫度增加，即可推進(jìn)熱機(jī)作業(yè)，并股動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 不相同于槽式發(fā)電體系，碟式太陽(yáng)能發(fā)電體系的熱電轉(zhuǎn)化設(shè)備首要選用斯特林機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。自在活塞斯特林機(jī)時(shí)一種活塞式外燃機(jī)，在汽缸內(nèi)有一個(gè)配齊活塞和一個(gè)動(dòng)力活塞。汽缸側(cè)壁連接配齊活塞上下室的旁路，循環(huán)工質(zhì)經(jīng)過(guò)旁路替換運(yùn)動(dòng)到配氣活塞的上室和下室。上室和熱源交流器耦合，將吸熱其的熱量傳遞給工質(zhì)，工質(zhì)受熱脹大推進(jìn)動(dòng)力活塞做工，輸出功率。下室經(jīng)過(guò)中間介質(zhì)回路把余熱傳遞給回?zé)崞鳎べ|(zhì)經(jīng)過(guò)旁路往復(fù)活動(dòng)完成循環(huán)。斯特林熱機(jī)最高的熱電變換功率可達(dá)40%。

太陽(yáng)能輻射隨氣候改變很大，所以熱點(diǎn)變換設(shè)備發(fā)出的電力不是很安穩(wěn)，不能直接提供給用戶，需求經(jīng)過(guò)一系列處理以后才干輸出220V的工頻電。和槽式太陽(yáng)能發(fā)電體系相同，也需求有儲(chǔ)能設(shè)備、蓄電池和彌補(bǔ)動(dòng)力。

與槽式太陽(yáng)能聚光發(fā)電方法比較，碟式聚光發(fā)電方法還沒(méi)用投入到商業(yè)使用，暫時(shí)處在演示施行期間。國(guó)外已有多座碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電站或演示體系建成并成功作業(yè)。美國(guó)、 西班牙、德國(guó)等國(guó)家別離樹(shù)立了從 9~25 kW 的發(fā)電體系而且 成功作業(yè) 。

中國(guó)太陽(yáng)能資源豐富 ,從上世紀(jì) 70 時(shí)代末就現(xiàn)已開(kāi)端對(duì)太陽(yáng)能的熱使用進(jìn)行研討 ,但首要研討方向?yàn)樘?yáng)能供熱。中國(guó)科學(xué)院電工研討所針對(duì)碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電體系中的聚光器和盯梢控制體系進(jìn)行了研討,而且樹(shù)立了碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電試驗(yàn)體系;中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所對(duì)用于碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電體系的直接照耀式接收器進(jìn)行了一些模仿試驗(yàn)研討 ,剖析了其熱功能的影響要素。 總的來(lái)說(shuō)碟式集熱發(fā)電方法還處在前期期間，可是因?yàn)槠涔β瘦^高，所以許多國(guó)家都比較注重，積極展開(kāi)相應(yīng)的研討活動(dòng)。

3 塔式太陽(yáng)能發(fā)電體系

塔式太陽(yáng)能發(fā)電體系由定日鏡群、接收器、蓄熱槽、主控體系和發(fā)電體系5個(gè)有些構(gòu)成。在地面上安置很多的定日鏡,一種主動(dòng)盯梢太陽(yáng)的球面鏡群.在這一群定日鏡中的恰當(dāng)方位樹(shù)立一座高塔,高塔頂上安裝接收器.各定日鏡均使太陽(yáng)光集合成點(diǎn)狀,會(huì)集射到鍋爐上,使接收器的傳熱介質(zhì)到達(dá)高溫,并經(jīng)過(guò)管道傳到地面上的蒸汽發(fā)生器,發(fā)生高溫蒸汽,由蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電.

承受器是塔式太陽(yáng)能發(fā)電體系的首要構(gòu)成有些，依據(jù)選用的導(dǎo)熱介質(zhì)的不相同，現(xiàn)在可以分為外部受光型和空腔型。

外部受光型承受器的一些技能類似于太陽(yáng)能集熱管，可是它的作業(yè)溫度十分高，體積也很巨大。，這種接收器可四周受光，多用在大型太陽(yáng)能體系中，其缺點(diǎn)是熱管直接暴露而發(fā)生熱量流失。能否像通常集熱器那樣加上玻璃外套，事實(shí)上很艱難，因?yàn)榻邮掌黧w積太大。 空腔型即腔體式接收器，用耐高溫資料制成的空腔，空腔一面開(kāi)口裝有透光好、耐高溫的石英玻璃，腔內(nèi)壁有金屬網(wǎng)以增大吸熱與交流面積。關(guān)閉的內(nèi)腔似肯定黑體，吸熱功能極好，集聚的陽(yáng)光透過(guò)石英玻璃窗口能在腔內(nèi)發(fā)生很高溫度，傳熱的作業(yè)介質(zhì)（通常用高壓空氣）經(jīng)過(guò)腔內(nèi)被加熱成1000多度的高溫氣體輸出。 因?yàn)榍惑w有保溫層，故熱丟失小，空氣報(bào)價(jià)又廉價(jià)，但空氣熱容量小、導(dǎo)熱系數(shù)低，怎么高效傳熱是首要的技能疑問(wèn)。腔體式接收器多是只要一面開(kāi)窗的，故承受陽(yáng)光的視點(diǎn)是有限的，通常不超過(guò)120度。 Google出資了一個(gè)世界上最大的塔式太陽(yáng)能發(fā)電站項(xiàng)目。這個(gè)太陽(yáng)能塔建在美國(guó)加州東南部的莫哈韋(Mojave)沙漠，占地3600英畝 （14.6平方公里）。艾文帕太陽(yáng)能電力收集體系（ISEGS）將放置173000個(gè)反光鏡，將陽(yáng)光集合到一個(gè)大約137米高的太陽(yáng)能塔上。這個(gè)發(fā)電廠在 2010年10月開(kāi)端締造，估計(jì)在2013年竣工后裝機(jī)容量

39.2萬(wàn)千瓦。

中國(guó)在太陽(yáng)能塔式發(fā)電項(xiàng)目上也有所展開(kāi)。北京延慶八達(dá)嶺興修的亞洲第一座塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站，是中科院太陽(yáng)能熱發(fā)電技能及體系演示項(xiàng)目，是國(guó)家科技部“十一五”863重點(diǎn)項(xiàng)目，于2006年立項(xiàng)、2008年獲得發(fā)改委同意，首要方針是研討太陽(yáng)能塔式熱發(fā)電關(guān)鍵技能，樹(shù)立太陽(yáng)能熱發(fā)電試驗(yàn)體系和試驗(yàn)渠道，探究高效能、大計(jì)劃、低本錢(qián)商業(yè)化電站的技能路徑，為中國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電技能的研討和展開(kāi)奠定基礎(chǔ)。

4 三種光熱發(fā)電方法的比較

槽式發(fā)電體系技能上最為老練，且其盯梢組織比較簡(jiǎn)單，易于完成，整體本錢(qián)最低，跟著技能的展開(kāi)，槽式發(fā)電體系的締造費(fèi)用由5 976美元/kW降低到3 011美元/kW, 發(fā)電本錢(qián)由26.3美分/kW·h降低到12美分/kW·h，在2020年其發(fā)電本錢(qián)有望到達(dá)約4美分/kW·h，根本相當(dāng)于火力發(fā)電本錢(qián)。

碟式發(fā)電體系相對(duì)雜亂，而且出資較高，在現(xiàn)在要完成大計(jì)劃的商業(yè)化使用還比較難。而塔式發(fā)電體系因?yàn)榧寄芨纳?，可能?huì)大幅地降低本錢(qián)，而且可以完成大計(jì)劃地使用，所以展開(kāi)潛力十分巨大。