摘要：太陽能是一種清潔的可再生能源，充分利用太陽能進行發(fā)電發(fā)熱是我國能源企業(yè)正在研究和使用的有效方式，這種方式有助于提高太陽能的利用率，有助于減少不必要的自然環(huán)境污染和破壞，有助于新能源的開拓，是我國逐步實現(xiàn)節(jié)能減排的有效體現(xiàn)，也符合我國低碳經(jīng)濟的發(fā)展要求，歐美一些發(fā)達國家已經(jīng)開始關注具有更高能源利用率的太陽能光熱發(fā)電技術，并相繼建立了不同型式的示范裝置。本文首先對太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)進行了介紹，分析了國內(nèi)外太陽能發(fā)電的現(xiàn)狀，指出了太陽能發(fā)電的技術發(fā)展趨勢和研究方向 。
關鍵詞：太陽能;光熱發(fā)電;發(fā)電技術
引言
目前，我國由于工業(yè)規(guī)模擴大和粗放經(jīng)營導致了嚴重環(huán)境污染和破壞， 因此開發(fā)清潔能源是有效解決這一問題的重要途徑，目前，世界各國紛紛將目光投向太陽能的開發(fā)和應用，這也是全球經(jīng)濟的低碳化發(fā)展方向。太陽能作為一種清潔的可再生能源，是未來的理想能源之一，是人類最可靠、最安全、最綠色、最持久的替代能源。目前太陽能光伏發(fā)電被炒得如火如荼，而太陽能光熱發(fā)電技術卻少為人知，在太陽能光伏發(fā)電遭遇瓶頸的今天，太陽能光熱發(fā)電逐漸被人們重視起來。
一、太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)簡介
1、太陽能發(fā)電系統(tǒng)的分類
目前，太陽能發(fā)電技術分為兩種，一種是太陽能光伏發(fā)電，一種就是本文提到的太陽能光熱發(fā)電。太陽能光熱發(fā)電技術又分為槽式太陽能光熱發(fā)電、塔式太陽能光熱發(fā)電、碟式太陽能光熱發(fā)電。目前槽式和塔式太陽能光熱發(fā)電技術已經(jīng)投入使用，但是碟式發(fā)電系統(tǒng)還處于實驗和示范狀態(tài)。
2、槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)簡介
這種太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)主要是利用槽式拋物面聚光器聚光的太陽能產(chǎn)生的熱量進行發(fā)電，是一種分散型系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的機構由聚光集熱裝置、蓄熱裝置、熱機發(fā)電裝置和輔助能源裝置構成。槽式拋物面將太陽光線聚集在一條線上，并在這條線上的重要位置安裝集熱器，進而吸收太陽的能量，之后將眾多的槽式聚光器串聯(lián)或并聯(lián)形成集熱器的排列結構。
一般太陽能發(fā)電系統(tǒng)采用的是雙回路的設計，集熱油的回路與動力蒸汽的回路是分開的，通過換熱器交換熱量，使用導熱油作為熱，低溫的導熱油從油罐泵進入槽式太陽能集熱場，被加熱到391℃，之后經(jīng)過再熱器、過熱器、蒸發(fā)器、預熱器四個裝置，將收集的能量交換給動力回路中的蒸汽，進而產(chǎn)生熱量極高的蒸汽，進入汽輪機中做功，然后產(chǎn)生電能。
如果太陽能供應不足，這時就可以利用輔助加熱器，如鍋爐進行加熱， 提高導熱油的熱量，進而實現(xiàn)該系統(tǒng)的正常運行，保證該系統(tǒng)連續(xù)作業(yè)，持續(xù)的產(chǎn)生電能。因為槽式聚光器的集熱溫度不高，使得槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)中動力系統(tǒng)的熱能轉化為功的效率不高，一般不到40%，因此， 單純依靠拋物槽式太陽能光熱發(fā)電成本較高。
3、塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)
塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)是一種集中式發(fā)電系統(tǒng)，主要利用定日鏡將太陽光聚焦在中心的吸熱器上，太陽的輻射能量會轉變?yōu)闊崮?，之后傳遞給熱力循環(huán)工質，驅動汽輪做功進而實現(xiàn)發(fā)電。這一太陽能發(fā)電系統(tǒng)可以分為熔鹽系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)和水/蒸汽系統(tǒng)。系統(tǒng)蓄熱是十分重要的內(nèi)容，由于太陽能存在一定的間隙性，因此，蓄熱器一定要在太陽能缺乏時補充熱能，進而保證發(fā)電系統(tǒng)的正常運行。這里介紹兩種塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)。
3.1塔式熔鹽系統(tǒng)
熔鹽系統(tǒng)主要是利用硝酸鹽為工作介質進行熱量傳遞，塔式熔鹽系統(tǒng)的低溫側一般控制在290℃左右，高溫側達到565℃。低溫熔鹽經(jīng)過泵被輸送到塔頂?shù)娜埯}吸熱器，吸熱器在熱流密度為430KW/㎡的高輻射下將熱量傳遞給熔鹽。熔鹽吸收熱能以后溫度逐漸升高，一直升至565℃，然后經(jīng)過管道輸送到高溫熔鹽罐，高溫熔鹽被輸送到蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生高溫蒸汽，進而推動及其做功發(fā)電。
3.2塔式水、蒸汽系統(tǒng)
水、蒸汽系統(tǒng)主要將水作為導熱的載體，在這種發(fā)電系統(tǒng)中，冷水被加壓后輸送到塔頂端的吸熱器，在吸熱器中蒸發(fā)并過熱后被送至地面，驅動汽輪機做功發(fā)電。
美國SolarOne試驗電站利用的就是這種放電方式，吸熱器是外圓柱式的，由多個塊管板構成，每塊管板有幾十根吸熱管。吸熱器實際上是將水直接加熱變?yōu)槌瑹嵴羝腻仩t。吸熱器排出的蒸汽溫度為516 ℃ ，壓強極大，進而用于驅動汽輪機做功。
二、太陽能光熱發(fā)電技術的現(xiàn)狀
1、國外發(fā)展現(xiàn)狀
國外很多國家對于太陽能發(fā)電的技術研究較早，基本從18世紀末期就開始了，在20世紀初期太陽能光熱發(fā)電技術就被應用于工業(yè)生產(chǎn)中，到20世紀80年代，美國、西班牙等國家已經(jīng)大規(guī)模的開始太陽能光熱發(fā)電了。
美國于1985年建立了SEGS電站，之后不斷進行擴建，這是國際上最大的一個太陽能發(fā)電站，也是全世界第一個槽式發(fā)電站。這個發(fā)電站的總裝機容量為350MW，配備九臺槽式發(fā)電系統(tǒng)。美國在內(nèi)華達州又建立了另一座槽式發(fā)電站，在具體設計中借鑒了該發(fā)電站在具體的設計過程中，借鑒了SEGS發(fā)電站的建設與使用經(jīng)驗，提高了機器的運行安全性，提高了工作效率。199年，希臘克里達島建造歐洲的第一座太陽能光熱發(fā)電站，裝機容量為50MW。
2、我國太陽能發(fā)電現(xiàn)狀
我國在20世紀70年代開始了對于太陽能發(fā)電的研究，但是由于科學技術發(fā)展受到一定的限制，因此制約了我國太陽能發(fā)電技術的研發(fā)。一直到20世紀90年代末期，我國加大投入，科技部門與清華大學、中科院等聯(lián)合，我國的新能源企業(yè)、設計公司等紛紛參與，促進了太陽能發(fā)電技術的快速發(fā)展。內(nèi)蒙古鄂爾多斯建立了我國第一座槽式太陽能發(fā)電站，裝機容量為50MW，自此，我國太陽能光熱發(fā)電技術開始商業(yè)化運營。
太陽能光熱發(fā)電技術的發(fā)展，使我國的市場需求不斷擴大，目前，我國很多大型電力企業(yè)都在參與太陽能光熱發(fā)電的技術研發(fā)，我國也建立了很多太陽能光熱發(fā)電的示范項目，我國太陽能光熱發(fā)電市場每年將會以約400MW的速度增長。我國的太陽能光熱發(fā)電工程目前主要集中在內(nèi)蒙古西部、青海、新疆南部、西藏及河西走廊一帶。
三、太陽能光熱發(fā)電技術的發(fā)展趨勢
太陽能是一種清潔能源，更是一種可再生能源，太陽能的限制條件較少，很容易實施和應用，而且有助于實現(xiàn)大容量發(fā)電。太陽能光熱發(fā)電現(xiàn)有電網(wǎng)匹配性好、光電轉化率高、發(fā)電穩(wěn)定為特點，生產(chǎn)過程無污染，對環(huán)境的影響較小 ，因此，深受各行各業(yè)的歡迎和重視。在未來，國際能源署下屬的SolarPACES、歐洲太陽能熱能發(fā)電協(xié)會和綠色和平組織的預測認為到2030年在太陽能在全世界能源供應份額中會占到3%，預計到到2050年會達到10%。
目前我國很多城市都在醞釀太陽能光熱發(fā)電項目，到2011年，我國發(fā)改委出臺了《產(chǎn)業(yè)結構調整指導目錄》正式開始實施，國家非常支持利用太陽能發(fā)電，加大投入，完善設備設施，降低太陽能開發(fā)的成本，以西藏、甘肅、寧夏、青海、新疆等重點區(qū)域，建立太陽能發(fā)電站，逐漸取代常規(guī)能源而廣為使用。
結語
綜上所述，太陽能作為重要的綠色能源，對環(huán)鏡污染小，有利于實現(xiàn)我國的低碳經(jīng)濟的，利用太陽能發(fā)電，可以減少煤炭能源燃燒的排放，提高太陽能發(fā)電系統(tǒng)的使用率。與國外技術先進國家相比，我國太陽能光熱發(fā)電的產(chǎn)業(yè)基礎相對較弱，仍需要做更多的技術積累。建議國家出臺相關政策鼓勵示范項目建設，帶動光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。(責編：張建蘋)
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