太阳能热发电(课堂PPT)

1、1、2.5太阳能发电是把太阳辐射能转换成热能，用各种发电装置把热能转换成电能的发电技术，利用太阳能直接发电，如半导体或金属材料的温差发电； 碱金属热电转换磁流体发电的特征：发电装置主体没有可动部件，发电量小，太阳能蒸汽热动力发电：用热机驱动发电机的发电，即，2， 利用1太阳能发电技术，1.1太阳能发电的类型和特征太阳能热动力发电，用反射镜和集热器收集太阳光，加热水和其他介质，产生蒸汽和热气流，驱动涡轮发电机，将发电热能直接转换为电能的装置，将收集的太阳光和热直接发电。 例如温差发电、热离子发电、磁流体发电等。 目前，太阳能发电技术主要是热动力发电系统。 3、太阳能高温利用实例集中热动力发电，4

2、，4，2.5.1，太阳能热发电系统结构，太阳能热发电的基本工作原理：利用太阳能集热器收集太阳能，加热工人，产生过热蒸汽，驱动热动力装置发电机内线见面吧。 1、回路热系统，常规热电厂原理图，典型太阳能发电系统，5，一般增设蓄热子系统，辅助能源子系统，6，2，电厂循环效率，卡诺循环效率，卡诺循环效率代表理论极限。太阳能发电效率、7、3、由太阳能发电系统构成，集热系统的热能输送部分的蓄热和热交换部分的涡轮发电子系统辅助能量子系统，8、(1)集热部分，作用：集阳光集中在有限尺寸的面上，提高每单位面积的太阳光放射度也就是说，为了提高功率密度，放射线过于聚焦。 聚光方式：平面反射镜和曲面反射镜(一维抛物面

3、反射镜、二维抛物面反射镜和混合平面抛物面反射镜)。 还有线状和圆形的菲涅耳透镜。 1、定目镜(或聚光系统/聚光器)、9、(1)光学系统、聚光器的镜面反射率越高越好，(2)机械性能，1 )镜面整体与镜体具有高机械强度和稳定性，(3)镜面与保护膜具有强的密合性，(3)化学稳定性，镜面具有强的耐腐蚀性能、2、接收机、3、跟踪装置、跟踪方式：单轴跟踪、双轴跟踪； 实现方式：程序控制方式，传感器控制方式，11，(2)热能传递部，作用：将集热器收集的热能传递给蓄热部。 12、(3)蓄热和热交换部、蓄热子系统：太阳能受到季节、昼夜和气象条件的影响，为了稳定发电系统的热源，需要设置蓄热装置。 蓄热：低温(50

4、0 )在极高温(1000 左右)，蓄热材料为水合盐、导热油、熔盐氧化锆耐火球，13，蓄热方式：显热蓄热、潜热蓄热、化学储藏。 1、显热蓄热介质：水、油、岩石、沙子、砂砾，人工制造的氧化铝球，价格低，容易获得，热容量小。 2、潜热蓄热的特征：利用物质的潜热蓄热，每单位容积的蓄热量大，有望实现蓄热装置的小型化。 蓄热介质不腐蚀价格便宜的容器，其特征是具有数千次可逆蓄热热循环性。 14、3、化学蓄热的特点：蓄热量大，单位储藏体积小，质量轻，化学反应物可以分别储藏。 蓄热介质必须具有蓄热和发热反应可逆、没有副作用的特征，反应速度快的反应生成物容易分离，可以稳定地储藏； 价格便宜的反应物和生成物无毒，无

5、腐蚀，无可燃性，反应热高。 (15 )蓄热和热交换部分、热交换部分的作用：为了满足涡轮发电的需要，把输送和储藏的热能转换成高温高压蒸汽。(4)汽车发电子系统，作用：太阳能发电系统用的动力发电装置。 种类：现代涡轮、燃气涡轮、低沸点涡轮、斯特林热发动机等。 选择标准：太阳集热系统能提供的工程参数。 17、(5)辅助能源子系统，作用：可持续运行电厂。 配置：系统增设常规燃料锅炉，用于雨天、夜间启动。 18，2.5.2，太阳能发电系统的基本结构，槽式线聚焦系统塔型直升机系统盘式光点聚光系统不使用聚光结构，而采用真空管集热器，根据太阳能聚光跟踪理论和实现方法的不同，有三种基本类型，19，1，槽式太阳s

6、olar energy generating systems )，槽式抛物面聚光镜面：(1)系统原理和构成，1，原理：基于槽式抛物面镜的聚光槽式太阳热发电系统：20，(3)槽式发电站Parabolic Troughs，槽式发电站与盘式发电站采用双重回路系统，加热后的热介质不是直接输送到汽轮机，而是集中在一个热交换器上，向汽轮机回路的工程学传递热。21，2，系统(电站)结构，聚光集热装置(子系统):聚光镜，受光器，跟踪装置辅助能量装置(子系统)蓄热装置汽车发电装置，22，23，24，25，3，槽式太阳热发电系统的工作模式：直通模式：水预热，蒸发，过热投资少，控制复杂，注射模式：水分别从集热管的不

7、同地方注入正常运行所需的测试系统，系统投资大，没有竞争力，循环模式：设置水蒸气分离装置，过剩的水通过循环泵送进水口，蒸汽集热管的过热级的控制性高，系统4、集热装置(子系统)、(1)、聚光器、槽型抛物面反射镜、混合平面抛物面反射镜：采用跟踪太阳的平面镜，使太阳光向一台抛物面反射镜反射，太阳光二次会聚，27、槽型聚光器Parabolic trough concentrator， 28 Collectors in southern CA，29，30，(2)，接收器：保温好的金属圆管，真空集热管，优点：热损失小的缺点：密封技术要求高，难以长期保持三明治内的真空度。 (1)真空管式吸收器，32，真空管吸

8、收器的优点和缺点，真空管吸收器的优点在于，金属管和玻璃管之间没有对流热损失，玻璃管的外径小透明，减少了对阳光的影响，增加了热阻，减少了外表面的对流热损失真空管吸收器的缺点是，因为玻璃和金属的热膨胀系数不同，所以玻璃管和金属管之间存在温度差，中温时(350以下)真空封口部的玻璃容易易碎，因此在室外环境下难以长期维持真空度，在中温时光学选择性涂层容易劣化、脱落，长期大33、工作原理：利用空洞体的黑体效应，充分吸收聚焦的阳光，空洞集热管，优点：集热效率高，不需要抽真空，玻璃和没有金属封接的集热管壁不要涂层，热性能长期维持稳定的缺点，加工技术复杂，34，(2) 型腔式吸收器、型腔式吸收器的结构为柱型型

9、腔，外表面为绝热材料，型腔的黑体效应，能充分吸收聚焦的阳光。 腔式吸收器主要适用于望远聚光器。 图2-4是腔式吸收器集热器的剖视图。型腔式吸收器集热器的剖面图，35、型腔式吸收器的优点、吸热过程并不是最强的聚焦区域，而是在聚焦后和发射时，通过较大的内表面积向工作流体传热，与真空管吸收器相比，具有较低的投射放射能流密度的型腔壁温度均匀，能够减少与流体的温差设计为能降低开口有效温度，最终降低热损失的最佳腔型吸收器比真空管吸收器热性能稳定，在相同情况下，当工作介质的平均温度超过230时，腔型吸收器不需要抽真空也不需要光选涂层，只采用传统材料和制造技术腔式吸收器的集热效率比真空管吸收器大，已成为槽型物

10、镜集热器的吸收器。 空腔式吸收器的发展受到重视。36、(3)、跟踪装置：槽式聚光器始终对准太阳，根据入射光线与主光轴的位置关系，双轴跟踪系统：具有最佳光学性能的设备结构复杂，制造修理成本高的单轴跟踪系统：结构简单，跟踪困难，单轴跟踪，仅定期跟踪调整，37、(2)。 公司19851991在美南加利福尼亚建设了9座槽式太阳能发电站，总容量353.8MW、38、2，塔式太阳能发电系统(集中型)，(一)系统原理和构成，一、原理：39，(一)塔式火力发电站塔式发电站是一个中心吸收吸收器用多个反射镜聚集的阳光加热其中的介质(水)，产生温度和压力相当高的蒸汽。 蒸汽驱动涡轮发电机组来发电。 塔式电站聚光倍数

11、高(10003000 )，其介质的工作温度通常超过350，因此一般称为高温太阳能发电。 塔式电站的优点是聚光倍数高，容易达到高工作温度，能量集中过程通过反射光一次性完成，方法简单有效，吸收器的散热器面积相对较小，光热转换效率高。 但是，塔型电站的建设费用很高，其中反射镜的费用占了50%以上。 太阳能发电站的整体效率可达到20%。 40、目前，世界上较大的太阳能塔发电站的电力达到104kW，太阳能辐射通过多个反射镜聚集在放在高塔顶的中心吸收器中。 计算机可以控制各反射镜，根据太阳的位置调整各自的方位和倾斜度，这确保了各反射镜随时可以将太阳能反射到吸收器上，但这确实增加了成本。 塔式电站的致命缺点

12、是太阳能电站的规模越大，镜阵列的占有面积越大，吸收塔的高度也越高。 例如，计划中的1MW塔式电站使用2.93万片反射镜，单镜面积为30m2。 这些镜子配置在3km2的场地上，塔的高度为305m。41、集光比高、工作温度高、系统容量大、效率热损失小适用于大规模并联发电，特征：42、电源内部功率、California、43、电源内部功率、californ 集热子系统蓄热子系统发电子系统辅助能量子系统，45，图塔型太阳能集热发电系统原理，46、47、3，集热子系统：定日镜群； 跟踪装置，48，(1)，预定日镜：平面镜； 镜框跟踪装置，框架轻，跟踪结构功耗小，49、采用铝或银光反射材料的玻璃后视镜，5

13、0、51、currentheliostatprices $ 125 to $ 159 m-2、52、预定日镜的性能要求很高， 镜面反射率高，镜面平坦度误差小，整体机械结构强度高，运行中可以对抗8级台风，运转稳定，可以24小时365天的工作大量生产，安装容易，维护少，工作寿命长，53，4，中心接收塔(功率塔) 太阳能发电站的集热装置，太阳能辐射接收器：功能：将太阳能转换成工作流体的热能分类：空洞式，外部受光式(外部受光式)塔：钢筋混凝土钢结构，54，(2)，应用情况，1950年，前苏联收集了世界上第一个塔型太阳能发电站的小型试验装置聚光镜：5m2的70台，23m2的112台额定功率： 1000K

14、W占地面积： 2万m2水蒸气温度： 5000C，55，1982年，美国在加利福尼亚州南部的Bartow沙漠地区建设了大型塔型太阳能发电站solar one的聚光镜： 1818台额定功率： 10MW 占地面积： 7万m2水蒸气温度： 5160C、56、57、1926年，美国在solar one原址建设了solar two:1926台： 40m2的1818台95m2的108台镜场占地面积： 8.3万m2硝酸盐温度： 5650C、58、59、208台聚光镜： 1200台：水蒸气温度： 10000C，60，1200年底，国内首个“70KW塔式太阳能发电系统”在南京市江京太阳能试验场顺利建成，网发电：塔

15、高： 33m； 聚光镜： 20m2的32台工质温度： 9000C、61、3，盘式太阳能发电系统，利用旋转抛物面反射镜，将入射的阳光聚集到一点，在焦点上设置热能接收机，收集的热能将接收机内的传热工质加热到高温，驱动发动机(1)系统的原理和构成，1，原理：62，能达到3000以上的体积小，吸热面积小，能量损失小效率高，太阳能转换的功率效率达到30%的寿命长，灵活性高，投资少， 便于安装的单体供电，也可以多组并行使用，主要适合分布式应用，特征：63，盘式电站的缺点系统复杂，投掷物镜后，100MW的盘状物镜集热器分散配置，太阳能高温接收器管路和隔热材料跟踪控制系统，64，2，系统构成：旋转抛物面聚光器

16、； 接收器跟踪装置热机系统，65，3，聚光器(反射镜):结构：镀银玻璃背面镜，支撑数十块钢框架环的混凝土或钢框架支架双轴跟踪装置分类：玻璃小镜面式多镜面张膜式； 单镜面张膜式；66，(二)，应用情况，1982年，美国加利福尼亚州建立了盘式斯特林太阳能发电试验装置：聚光器：直径11m，由320个小镜面组成。总面积89m2、焦距6.6m； 工作温度： 10900C光电转换效率： 29%； 最大电力： 24.6KW 2004年，美国SES在Sandia国家实验室建设了5套25KW的磁盘系统，2005年8月，SES建设了40套25KW的磁盘系统，积累了850MW发电站建设的经验。67、我国应用情况，2003年，中国科学院电工研究所在北京通州区取得了太阳能集光热发电试验的成果，这是我国第一次采用盘式太阳能集热技术的太阳能热发电。