【来源于:中能建山西电力勘测设计院】
太阳能光热发电是采用太阳能作为输入能源,聚光器将低密度的太阳能转换成高密度的能量,经由传热介质将太阳能转化为热能,通过热力循环做功,实现“光-热-功”转化过程,进而发电转换为电能。
一、太阳能光热发电系统
根据太阳能光热发电系统聚光系统所采用的聚焦方式,分为线聚焦和点聚焦两种。线聚焦又分为槽式和菲涅耳式两种,点聚焦分为塔式和碟式两种。由于聚光系统是太阳能热发电站的主要特点,因而人们通常称为槽式、菲涅耳式、塔式和碟式太阳能热发电4种方式。
1.塔式发电系统
塔式系统具有热传递路程短、热损耗小、聚光比和温度较高等优点,但塔式系统必须规模化利用,占地要求高,单次投资较大,采用双轴跟踪系统,镜场的控制系统较为复杂。
2.槽式发电系统
槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统,是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列,加热工质,产生过热蒸汽,驱动汽轮机发电机组发电。
3.碟式系统
碟式系统的聚光比非常高,从几百至上千都可达到,聚焦温度甚至可以达到1000℃以上,效率较高,对于地面坡度要求也更为灵活。但成本上还缺少优势,技术上也有待于完善。碟式系统较适用于边远地区独立电站。可以单台使用或多台并联使用,适宜小规模发电。
4.菲涅尔式发电系统
菲涅尔式发电系统的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。
多种技术共同发展槽式光热发电技术运行年限较久,积累了丰富的经验;塔式光热发电技术具有较高的运行效率,部分项目已经开始运行;菲涅尔式光热发电技术数量较小,目前部分性能正在试验。光热发电项目建设应结合光照条件、电网灵活性要求、地理环境等多种因素进行技术选择。
二、太阳能光热发电优势
1)电能质量优良,可直接无障碍并网。
2)配备储能系统,调峰能力好,实现连续发电。
3)清洁无污染,减少碳排放。
4)规模效应下成本优势突出。
三、光热发电与光伏发电的区别
太阳能光热发电产生的是和传统的火电一样的交流电,与传统发电方式和现有电网的匹配性更好,可直接上网。太阳能光伏发电是利用太阳能电池技术,光能直接就转变为电能,产生直流电,通过逆变器转换为交流电后上网。
两者之间最为重要的差别,在于能量储存方式上的差异。由于光伏发电是由光能直接转换为电能,因此其多余的能量只能采用电池储存,其技术难度和造价远比太阳能光热发电中,仅需储热要大得多。因此,易于对多余的能量进行储存,以实现连续稳定的发电和调峰发电,是太阳能热发电相对于光伏发电的一个最为重要和明显的优势。
太阳能光热和太阳能光伏都有各自的优势和发展前景,二者没有直接冲突。在太阳能发电发展比较好的地方应该既有光热发电系统,又有光伏发电系统,因此两者长期来看是互补关系。
四、发展前景
近年来,国家不断发布太阳能光热利用相关支持政策,并将太阳能光热产业列入国家七大战略性新兴产业之一,为加快太阳能光热的研究与开发,国内成立了国家太阳能光热产业技术创新战略联盟,充分利用研究机构以及国内龙头企业的技术优势,开展产学研合作,发展太阳能光热产业。
太阳能光热发电既能作为电源,提供清洁电力,同时其储能优势也能够助力电网调峰,促进消纳。因此,太阳能光热发电未来将在我国绿色电源发展中占据一席之地。
主办单位:山西电力行业协会
地址:山西省太原市南肖墙12号 邮编:030001 电话:0351-3722290 邮箱:sxsdlhyxh@163.com