太阳能光热技术介绍

1、太阳能热发电利用技术介绍（一）I. 太阳能资源的利用方式II. 太阳能热发电利用现状III. 三种典型光热发电技术介绍（原理、系统及参数）IV. 各光热发电系统的对比分析 V.制约我国光热发展的因素主要内容太阳能光热利用中低温高温光伏利用单晶硅、多晶硅、薄膜电池太阳能热水器，太阳能建筑，太阳能制冷供暖，太阳能海水淡化，太阳能工农业供热系统等；太阳能热发电太阳能热发电(CSP)(CSP)，太阳能热化学制燃料，太阳能煤制油等太阳能资源的利用方式槽式槽式CSPCSP塔式塔式CSPCSP碟式碟式CSPCSP菲涅尔式菲涅尔式CSPCSP光伏发电光伏发电 时时 间间 热发电热发电 负荷率负荷率 全球太阳能

2、热发电现状以上数字来自于中国太阳能集热发电的可行性及政策研究报告根据根据太阳能发电发展太阳能发电发展“十二五十二五”规划规划，截止到，截止到2010 2010 年底，年底，全球已实现并网运行的光热电站总装机容量为全球已实现并网运行的光热电站总装机容量为110 110 万万kWkW，在，在建项目总装机容量约建项目总装机容量约12001200万万 kW kW。全球太阳能热发电现状19501950年，原苏联设计了世年，原苏联设计了世界上第一个塔式界上第一个塔式CSPCSP1976 1976 年年, ,法国比利牛斯山法国比利牛斯山, ,第第1 1 座电功率达座电功率达100 kW 100 kW 的的塔

3、式塔式CSPCSP1980年以色列和美国，路兹年以色列和美国，路兹LUZ太阳能光热公司，从太阳能光热公司，从1985年年-1991年，在美国加州年，在美国加州沙漠相继建成了沙漠相继建成了9座槽式太阳座槽式太阳能热发电站，总装机容量能热发电站，总装机容量353.8MW，并投入网营运。，并投入网营运。2020世纪末期，美国、意大利、法国、西班牙、日世纪末期，美国、意大利、法国、西班牙、日本、澳大利亚、德国、以色列等国相继建立各种本、澳大利亚、德国、以色列等国相继建立各种不同类型的实验示范装置和商业化运行装置不同类型的实验示范装置和商业化运行装置, , 促促进了太阳能热发电技术的发展和商业化进程进了

4、太阳能热发电技术的发展和商业化进程。发展历史1950 年原苏联设计建造了世界第1 座塔式太阳能热发电小型试验装置.1976 年法国在比利牛斯山建成第1 座电功率达100 kW 的塔式太阳能热发电系统之后.20 世纪80 年代以来, 美国、意大利、法国、西班牙、日本、澳大利亚、德国、以色列等国相继建立各种不同类型的实验示范装置和商业化运行装置, 促进了太阳能热发电技术的发展和商业化进程.64 MWe Acciona Nevada Solar OneSolar Parabolic Trough PlantPS20 plant under construction beside PSAbengoa

5、solar dish stirling以上数字来自于中国太阳能集热发电的可行性及政策研究报告16000GWDNI5kWh/m2-day，坡度小于，坡度小于3%我国光热发电现状20052005年，年，70kW70kW塔式塔式CSPCSP实验室实验室20122012年，年，1MW 1MW 塔塔式式CSPCSP示范项目示范项目20 20 世纪世纪80 80 年代初，年代初，试制了试制了2 2 台台5KW 5KW 碟式抛物面点聚碟式抛物面点聚焦太阳能热发电焦太阳能热发电装置装置工业化运行的工业化运行的10MW10MW塔式塔式CSPCSP项目将落户项目将落户柴 达 木 盆 地 ， 预 计柴 达 木 盆

6、地 ， 预 计20142014年建成投产年建成投产。槽式槽式CSPCSP，50MW50MW，鄂尔多斯鄂尔多斯 到2015年底，以经济性与光伏发电基本相当为前提，建成光热发电总装机容量100 万千瓦；到2020年，实现光热发电300万千瓦。三种典型光热发电技术介绍太阳能热发电系统的组成集热塔式CSP 电站集热塔式集热塔式聚光系统聚光系统定日镜系统定日镜系统吸热和热量传递系统吸热和热量传递系统发电系统发电系统1.2-120m250-165mGemasolarGemasolar 电站结构示意图电站结构示意图550700优点：优点：聚光倍率高，聚光比一可达到聚光倍率高，聚光比一可达到2001000；

7、投射到塔顶吸热投射到塔顶吸热器的平均热流密度可达器的平均热流密度可达3001000kW/m2,工作温度最高达工作温度最高达1000以上。以上。由于接收器散热面积相对较小以及运用了储能槽，使其有较由于接收器散热面积相对较小以及运用了储能槽，使其有较高的光电转换效率。高的光电转换效率。容易获得配套设备；容易获得配套设备；缺点：缺点：定日镜费用较高，成本较高定日镜费用较高，成本较高占地面积较大，需要在装机容量和占地面积中寻求最经济的占地面积较大，需要在装机容量和占地面积中寻求最经济的配比。配比。具有代表性的塔式太阳能电站情况北京延庆兴的塔式太阳能热发电站，聚光镜面积为10000m2，太阳能接收塔高1

8、00，装机容量为1.0。汽轮机进口温度为390C、压力2.35MPa。系统采用两级蓄热，包括导热油（350）和蒸汽蓄热器(2.5MPa)，能够供汽轮机在无日照的情况下，以1MW 功率发电1h。抛物面槽式CSP 电站抛物面槽式抛物面槽式聚光系统聚光系统400槽式CSP集热器优点：优点：发电系统简单，集热器等设备均分布在地面上，安装维修方便；发电系统简单，集热器等设备均分布在地面上，安装维修方便；聚光器、集热器可以同时跟踪，跟踪成本较低；聚光器、集热器可以同时跟踪，跟踪成本较低； 系统容量限制性因素较少。系统容量限制性因素较少。缺点：缺点：聚光效率较低，吸热器散热面积较大，传热损失较大，介质的聚光

9、效率较低，吸热器散热面积较大，传热损失较大，介质的工作温度工作温度400400；管道系统复杂，热量和阻力损失较大，降低了发电效率；管道系统复杂，热量和阻力损失较大，降低了发电效率；线型吸热器表面无法进行绝热处理，辐射损失随温度的升高而线型吸热器表面无法进行绝热处理，辐射损失随温度的升高而增加。增加。尤其是在中国，太阳能丰富区域与风资源丰富区域相重合，对尤其是在中国，太阳能丰富区域与风资源丰富区域相重合，对流散热损失降低了吸热系统效率。流散热损失降低了吸热系统效率。具有代表性的槽式CSP电站情况加装大容量融盐储热单元的槽式加装大容量融盐储热单元的槽式CSP CSP 电站结构电站结构混合动力混合动

10、力CSPCSP电站电站2424小时运行工况小时运行工况碟式CSP 电站抛物面蝶式抛物面蝶式聚光系统聚光系统聚光器聚光器接收器接收器热机热机典型系统典型系统25kW优点：优点：发电系统简单，聚光比高；发电系统简单，聚光比高；模块化部署；模块化部署； 系统发电效率高。系统发电效率高。缺点：缺点：高温接收器较为复杂；高温接收器较为复杂；管道及保温材料昂贵。管道及保温材料昂贵。碟式CSP比塔式、槽式发展相对较晚，但是发展较快，由于其高效率，模块化的优势，是非常被看好的一种利用形式。斯特林发电机；斯特林发电机；微型汽轮机；微型汽轮机；现有火电厂增容现有火电厂增容。灵活的利用形式灵活的利用形式：三种不同方

11、式主要参数对比项目项目槽式槽式塔式塔式碟式碟式聚焦方式聚焦方式线聚焦线聚焦点聚焦点聚焦点聚焦点聚焦装机容量装机容量30-320MW30-320MW10-200MW10-200MW5-25kW5-25kW聚光比聚光比50-10050-100200-1000200-10001000-60001000-6000跟踪方式跟踪方式单轴、同步单轴、同步双轴双轴/ /方位角方位角+ +仰角仰角、独立、独立双轴双轴/ /方位角方位角+ +仰角仰角聚光效率聚光效率焦距短、镜面和焦焦距短、镜面和焦点位置固定、效率点位置固定、效率高高焦距长、现有跟踪方焦距长、现有跟踪方式像散严重，效率低式像散严重，效率低焦距短、镜

12、面和焦距短、镜面和焦点相对位置固焦点相对位置固定，效率高定，效率高集热效率集热效率效率低效率低效率高效率高效率高效率高工质工质油油/ /水水油油/ /水水空气空气/ /水水工质温度工质温度/ /400400500-1200500-1200750-2000750-2000热机效率热机效率中中较高较高高高发电效率发电效率%14%-16%14%-16%17%-20%17%-20%19%-25%19%-25%占地面积占地面积大大中中小小商业化程度商业化程度已商业化可获得已商业化可获得规范化示范站规范化示范站原理机，示范样原理机，示范样机机混合循环的设计潜力混合循环的设计潜力均可以均可以建设成本（建设成

13、本（$/w$/w）3.63.6（6h6h储能）储能）3.43.4（不含储能）（不含储能） 5.45.4（不含储能）（不含储能）开发成本（开发成本（$/kWh$/kWh）0.15-0.260.15-0.260.08-0.160.08-0.160.250.25以上数据来自国金证券研究所以上数据来自国金证券研究所制约因素关键技术缺失：关键技术缺失：在发电系统性能、工艺、材料、部件以及相应关键技术等方面技术不足技术引进困难：技术引进困难：目前太阳能光热发电技术均属于保密级别。技术自身成熟程度：技术自身成熟程度：国外的技术大多在示范阶段；技术的适用性技术的适用性：国外技术与我国特殊气候条件的适用性值得怀疑。工作重点和保证措施1.1.加大力度，针对性地攻破关键技术；加大力度，针对性地攻破关键技术；2.2.示范应用，摸清工程化的道路；示范应用，摸清工程化的道路；3.3.逐项突破，做好市场培育工作；逐项突破，做好市场培育工作；4.4.自我提升，不断提高研发、设计、施工能力。自我提升，不断提高研发、设计、施工能力。5.5.研究集成系统（含储能）