太阳能光热发电基础知识学习--2016-7-5

1、太阳能光热发电（CSP）基础知识学习,2020年9月30日星期三,光热发电概述,槽式光热发电,塔式光热发电,碟式光热发电,菲涅尔式光热发电,总结讨论,目前利用太阳能发电的两种基本方式,太阳能热发电,太阳能光伏发电,太阳能热能发电,太阳能热动力发电,概述,太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式： 一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。（不是光伏） 另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。 聚

2、光太阳能发电（Concentrating Solar Power，缩写CSP），准确表述应是“聚光太阳能热发电”，俗称“光热发电”，指使用辐射能汇聚装置，聚焦太阳的辐射能，加热工质，通过工质输送热能做功推动发电机的发电方式。,概 述,太阳能热发电系统工作原理,太阳能热发电系统与火力发电系统的工作原理基本上相同的。根本区别在于热源不同。,太阳能热发电系统组成,典型的太阳能热发电系统由4部分组成： 集热子系统 热传输子系统 蓄热与热交换子系统 发电子系统,蓄热子系统：由于太阳能受季节、昼夜和气象条件的影响，为保证发电系统的热源稳定，需设置蓄热装置。,蓄热 低温（500 ） 极高温(1000 左右)

3、,蓄热材料 水化盐 导热油 熔化盐 氧化锆耐火球,槽式光热发电,抛物面槽式,88,塔式光热发电,塔式,塔式,塔式电站 Power Towers 塔式电站用一个中心吸收器取代火力发电站的锅炉。吸收器利用由许多反射镜聚集的阳光把其中的介质(如水)加热，并产生温度和压力都相当高的蒸汽。蒸汽驱动汽轮发电机组发电。 塔式电站的聚光倍数高(10003000)，其介质工作温度通常大于350，因此通常被称为高温太阳能热发电。 塔式电站的优点是聚光倍数高，容易达到较高的工作温度；能量集中过程由反射光一次完成，方法简捷有效；吸收器散热器面积相对较小，光热转换效率高。 但塔式电站建设费用高，其中反射镜的费用占50%

4、以上。太阳能塔式电站的总体效率可以达到20%。,目前世界上较大的太阳能塔式电站功率已达到10MW，太阳能辐射通过多个反射镜聚集到放置在高塔顶的中心吸收器上。计算机控制每块反射镜都能独立的根据太阳的位置来调整各自的方位和倾角，这保障了每块反射镜都能随时把太阳能反射到吸收器上，但这无疑增加了成本。 塔式电站的致命缺点是太阳能电站规模越大，反射镜阵列的占的面积越大，吸收塔的高度也要提升。例如，一个计划中的1MW的塔式电站，要用2.93万块反射镜，单镜面积为30m2。这些反射镜布置在3km2的场地上，塔的高度为305m。,IVANPAH （美国）392MW,延庆1MW光热电站集热塔,延庆1MW光热电站

5、反射镜,延庆1MW 光热电站效果图,碟式光热发电,碟式斯特林,菲涅尔式光热发电,线性菲涅尔式,线性菲涅尔式光热发电工作原理类似槽式光热发电，只是采用菲涅尔结构的聚光镜来替代抛面镜。这使得它的成本相对来说低廉，但效率也相应降低。 此类系统由于聚光倍数只有数十倍，因此加热的水蒸汽质量不高，使整个系统的年发电效率仅能达到10%左右；但由于系统结构简单、直接使用导热介质产生蒸汽等特点，其建设和维护成本也相对较低。,斯特林发电机,Schematic of a Stirling system,Schematic of a Dish/Stirling system,斯特林发动机,聚焦到太阳能接收器的太阳能，

6、转换为25kW的电力，其峰值转换效率约为31.25%。SES公司拥有将太阳能转换为商业网络电力31.25 的世界转换效率纪录,碟式斯特林系统在中国商业化推广的主要瓶颈在于斯特林发动机的开发,聚焦到太阳能接收器的太阳能，其峰值转换效率为31.25%。SES公司拥有将太阳能转换为商业网络电力31.25%的世界转换效率纪录。,汽轮机和空冷岛,塔式电站和碟式抛物镜集热器分散布置式电站均为点聚焦，聚光倍数高达500以上。 但塔式电站的跟踪代价高，碟式电站的能量集中代价大，二者受到了目前技术水准的限制，实现商业化尚需时日。 槽式电站是线聚焦，聚光倍数小于100。但槽式电站跟踪精度低，导致控制代价小，同时采

7、用管状吸收器，工作介质受热流动同时集中能量。槽式电站的总体代价相对小，经济效益相对提高，所以目前槽式电站发展迅速。,塔式、槽式和碟式三种电站技术比较,光热发电技术比较,太阳能聚光热发电技术比较,三种类型太阳能热发电系统主要性能参数,国内外典型工程案例,光热发电吸引了各路资本的关注。业内普遍对光热发电的前景看好，并且兴建了大批电站，典型项目如下：,美国Ivanpah电站（392MW）和新月沙丘电站（110MW）,浙大中控德令哈50MW 塔式光热电站,首航节能敦煌110MW 塔式光热电站,龙腾太阳能内蒙古乌拉特中旗600米1.6MWth槽式回路,兰州大成200kW槽式光热发电示范项目,北京延庆八达

8、岭1MW塔式太阳能发电站,北京延庆八达岭1MW塔式太阳能发电站,2012年8月9日下午13:18分，位于北京延庆八达岭地区的我国首个光热发电示范项目1MW塔式光热发电示范项目电站首次全面运行发电实验成功。该项目总投资1.2亿元，于2006年启动。这是我国光热发电产业发展史上具有里程碑意义的标志性事件。,发电装机容量1MW；定日镜场采光面积10,000平米；吸热塔高118米；传热介质为水/蒸汽；储热介质为饱和蒸汽和导热油；2.35MPa, 390蒸汽轮机发电。2011年7月17日产汽，2012年8月9日发电。,美国这两座电站，在光热发电产业发展上具有重要意义。 Ivanpah电站为全球最大的光热

9、电站，该电站于2013年12月31日开始首次投入商业运营； Crescent Dunes（新月沙丘）为全球最大的熔盐塔式电站，该电站于2014年2月12日开始进入调试阶段。两大电站的建成投运开启了塔式光热发电技术的新纪元。,美国Ivanpah电站（392MW）和新月沙丘电站（110MW）,浙大中控德令哈50MW 塔式光热电站,中控太阳能公司投资建设，总装机容量为50MW，是中国第一座商业化运营的太阳能热发电站。项目场址位于青海省海西州德令哈市西出口太阳能工业园区。项目一期10MW工程于2013年7月5日成功上网发电，并实现连续、稳定运行。,中控太阳能德令哈10MW塔式光热电站投资数据,该项目预

10、计总投资9.96亿元，为50兆瓦塔式光热发电项目。一期10兆瓦采用DSG技术，总投资额2.1亿元，包括与50兆瓦装机配套的公用设施建设。 该工程共建设6个热功率为40MW的镜场和吸热塔，1套熔融盐蓄热系统，1套蒸汽发生器系统，1套汽轮发电机系统以及辅助发电系统；全场共设置定日镜217440面，每个镜场设置36240面，每面镜子2平米；吸热塔高度80m。,首航节能敦煌110MW 塔式光热电站,该项目规划装机规模100MW+1*10MW塔式光热电站，一期的1*10MW高温高压凝气式汽轮机发电机组，带15小时熔盐储热，总投资4.4亿元。,首航节能中广核德令哈50MW槽式项目 中广核德令哈50MW槽式光热电站是中国首个开工的大规模商业化光热发电项目，为亚开行低息贷款项目且面向全球招标，此次中标后，结合正在敦煌建设的110MW塔式熔盐光热电站，这将使首航光热成为中国唯一一家同时拥有商业化塔式和槽式光热电站EPC能力和业绩的公司。,首航节能天津1MWt槽式项目 该项目由首航光热公司在天津市建设完成，展示了首航光热公司具有槽式电站项目的设计、制造、采购、建设、测试、运行维护等能力。,兰州大成200kW槽式光热发电示范项目,该项目规模为各200kW