第二章能源发电技术

1、自动化工程系自动化工程系太阳能光伏发电技术太阳能光伏发电技术新能源发电技术新能源发电技术太阳能光伏发电技术太阳能光伏发电技术12太阳能热发电技术太阳能热发电技术核能发电技术核能发电技术4风力发电技术风力发电技术3洁净煤发电技术洁净煤发电技术56生物质能发电技术生物质能发电技术8地热能发电技术地热能发电技术7燃料电池发电技术燃料电池发电技术9海洋能发电技术海洋能发电技术绪绪 论论n第一节第一节 太阳能热发电系统简介太阳能热发电系统简介太太阳阳能能热热发发电电技技术术 该发电装置无活动部件。发电该发电装置无活动部件。发电 量小，处于原理性试验阶段。量小，处于原理性试验阶段。太阳热能太阳热能直接发电

2、直接发电热能转化为机械能再转为电能。本章重点讲述此类型。 太阳热动力太阳热动力发电发电v 一、概念：一、概念：太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。重要方面。一、一、 太阳能热发电系统简介太阳能热发电系统简介二、太阳能热发电类型二、太阳能热发电类型v分散型发电系统是将抛物面聚光器配置成很多组，然后把这些集热器串联和并联起来，以满足所需的供热温度。v集中型发电系统也称为塔式接受器系统，它由平面镜、跟踪机构、支架等组成定日镜阵列，这些定日镜始终对准

3、太阳，把入射光反射到位于场地中心附近的高塔顶端的接受器上。 第二节、第二节、 太阳能热发电系统组成太阳能热发电系统组成v典型太阳能热发电系统由以下4部分组成： 聚光集热子系统、蓄热子系统、辅助能源子系统和汽轮发电子系统。(1)聚光集热子系统 聚光集热子系统包括聚光器、接收器和跟踪装置。v聚光器：聚光器用于收集阳光并将其聚集到一个有限尺寸面上，以提高单位面积上的太阳辐照度，从而提高被加热工质的工作温度。v最常用的聚光方式有两种，即平面反射镜和曲面反射镜。v接收器是通过接收经过聚焦的阳光，将太阳辐射能转变为热能，并传递给工质的部件。在这里，工质被太阳辐射能加热，变成过热蒸汽，再经管道送往汽轮机。v

4、跟踪装置：为了使一天中所有时到的太阳辐射都能通过反射镜面反射到固定不动的接收器上，反射镜必须设置跟踪机构。v太阳聚光器的跟踪方式有两种，即单轴跟踪和双轴跟踪。v从实现跟踪的方式上讲，有程序控制方式和传感器控制方式两种。（2）蓄热子系统v蓄热系统在集热器和汽轮发电机组之间提供一个缓冲环节（蓄热和放热作用），保证机组稳定运行。v因为太阳能热发电系统在早晚和白天云逛间歇的时间内，都必须依靠储存的太阳能来维持正常运行。至于夜间和阴雨天，一般考虑采用常规燃料作辅助能源。v目前、可采用的蓄热方式有3种：显热蓄热、潜热蓄热和化学储能。对不同的蓄热方式，应选用相应不同的蓄热材料。（3）辅助能源子系统v太阳能热

5、发电系统除要配置蓄热子系统外，还需配置辅助能源子系统以维持电站能够一直持续运行。v太阳能系统要求的蓄热子系统容量太大，以致投资巨大。v所以在太阳能热发电系统中采用常规燃料作辅助能源，是个极为可取的方案。(4)汽轮发电子系统太阳能热发电系统用的动力发电装置，可选用的有以下几种：v现代汽轮机；v燃气轮机；v低沸点工质汽轮机；斯特林发动机。一、塔式太阳能热发电系统构成一、塔式太阳能热发电系统构成（也称集中型太阳能热发电系统）（也称集中型太阳能热发电系统）整个系统由整个系统由4部分构成：部分构成：v聚光装置：聚光装置：v集热装置：集热装置：v蓄热装置：蓄热装置：v汽轮发电装置：汽轮发电装置：第三节、第

6、三节、 太阳能热发电系统的基本类型太阳能热发电系统的基本类型二、槽式太阳能热发电系统构成二、槽式太阳能热发电系统构成v 槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统(SEGS)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。v 整个系统由4部分组成；v聚光集热装置：v辅助能源装置：v蓄热装置：汽轮发电装置：资料：抛物面槽式太阳能发电站资料：抛物面槽式太阳能发电站v20世纪世纪80年代中期，以美国年代中期，以美国LUZ公司为代表，研公司为代表，研制出了抛物柱面集热式太阳能发电，如下图所示制出了抛物柱面集热式太阳能发电，如下图所示， 这种集热方式是横向线性，被加热工质沿聚焦这种集热方式是横向线性，被加热

7、工质沿聚焦线线 流动，比塔式的定日聚焦简便，不要建高塔，流动，比塔式的定日聚焦简便，不要建高塔，可可 以平面布置。以平面布置。v 其经济性可以与普通热电竞争，如美国加利福尼其经济性可以与普通热电竞争，如美国加利福尼 亚新投入的亚新投入的2台台8 104KW的太阳能发电机组，单的太阳能发电机组，单 机年发电量已达机年发电量已达25MWh，发电成本每度约为，发电成本每度约为8美美分，分， 因此已具有商业开发意义。若考虑社会效益因此已具有商业开发意义。若考虑社会效益，这，这 种发电方式将优于消耗石化能源的电力生产种发电方式将优于消耗石化能源的电力生产。图片：抛物面槽式太阳能集热器图片：抛物面槽式太阳

8、能集热器三、碟式太阳能热发电系统构成三、碟式太阳能热发电系统构成（也称集中型太阳能热发电系统）（也称集中型太阳能热发电系统）整个系统由整个系统由3部分构成：部分构成：v旋转抛物面发射镜：旋转抛物面发射镜：v接收器：接收器：v跟踪装置：跟踪装置：世界上已建成的几座具有代表性的太阳能热发电电站概况世界上已建成的几座具有代表性的太阳能热发电电站概况名称名称美国美国以色列以色列、美国、美国联合的联合的LUZ公公司司法国法国国际能源国际能源署（法、署（法、意、德）意、德）西班牙西班牙欧共体（欧共体（10国）国）日本日本标名标名SOLARONESEGS THEMISEURELIOSCESA-SSPS-CR

9、SSSPS-DCS电站型式电站型式塔式塔式槽式槽式塔式塔式塔式塔式塔式塔式塔式塔式槽式槽式槽式槽式塔式塔式额定功率（额定功率（MW）10802.5110.50.511集热工质集热工质水水联油醚联油醚混合盐混合盐水水水水钠钠油油水水水水汽轮机蒸汽入汽轮机蒸汽入口参数口参数510104bar371100bar43041.5bar51066.9bar520101bar500105bar28525.3bar34614.2bar187.112.2bar投资比投资比（美元（美元/kW）1400026509450250001790034000254002200022000三种发电方式性能对比工质温度工质温度

10、（度）（度）聚光聚光比比峰值峰值效率效率规模规模技术特点技术特点槽式发电槽式发电390/79410100202830320MW1、跟踪简单、跟踪简单2、能量收集代价低、能量收集代价低3、已进入商用阶段、已进入商用阶段塔式发电塔式发电565/1049300150025281020MW1、跟踪复杂、跟踪复杂2、能量收集代价高、能量收集代价高3、已进入中试阶段、已进入中试阶段碟式发电碟式发电750/138250029.4525KW1、跟踪复杂、跟踪复杂2、能量收集代价高、能量收集代价高3、处于试验阶段、处于试验阶段v短期发展：槽式发电已经拥有共短期发展：槽式发电已经拥有共354MW的商的商业化项目在美国加州运行，是一种成熟技术业化项目在美国加州运行，是一种成熟技术，技术、资金风险较低；，技术、资金风险较低；v长期发展：槽式发电由于目前不完善的储热长期发展：槽式发电由于目前不完善的储热技术，因