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太阳能光热发电是指利用大型阵列抛物面镜或碟形镜收集太阳热能,通过换热装置提供蒸汽,结合传统涡轮发电机的过程,达到发电的目的。
采用太阳能光热发电技术,避免了昂贵的硅晶体光电转换过程,可以大大降低太阳能发电的成本。而且这种太阳能利用形式具有其他太阳能转换形式不可比拟的优势,即太阳能加热的水可以储存在一个巨大的容器中,日落后几个小时仍能驱动汽轮机发电。
根据聚焦方式和结构的不同,太阳能光热技术可分为塔式、槽式、碟式和菲涅尔式四种。
塔式发电系统
塔式发电系统是一种点式聚焦系统,利用大型定日镜组成的定日镜场阵列,将太阳辐射反射到置于塔顶的吸热器,加热传热介质直接产生蒸汽或换热后产生蒸汽,带动汽轮机发电。塔式系统具有传热距离短、热损失小、聚光比高、温度高等优点,但塔式系统必须大规模使用,占地面积大,一次性投资大。使用双轴跟踪器时,镜场的控制系统更加复杂。
槽式发电系统
槽式太阳能热发电系统称为槽式抛物面反射器太阳能热发电系统。多个槽式抛物面聚光集热器串并联布置,加热工质,产生过热蒸汽,驱动汽轮发电机组发电。
碟式发电系统
碟式系统也是点聚焦系统,是世界上最早的太阳能光热发电系统。碟式系统又叫抛物面镜斯特林系统,由许多抛物面镜组成,在抛物面的焦点处接收。接收器中的传热介质被加热后,驱动斯特林发动机发电。碟式系统聚光比很高,可以达到几百到几千,聚光温度甚至可以达到1000℃以上,效率高,对地面坡度要求更灵活。但在成本上仍缺乏优势,技术有待提高。碟式系统更适合偏远地区的独立电站。可以单独使用,也可以并联使用,适合小规模发电。
菲涅耳发电系统
菲涅尔发电系统的工作原理与槽式光热发电类似,只是用菲涅尔聚光器代替了抛物面镜。这使得它的成本相对较低,但效率也相应降低。
这种系统只有几十倍的聚光,所以加热后的蒸汽品质不高,使得整个系统的年发电效率仅达到10%左右。但是,由于系统结构简单,直接使用传热介质产生蒸汽,其建造和维护成本相对较低。