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      槽式和塔式光热发电技术及应用

      2019/4/11 16:15:54??????点击:

      宁波热电股份有限公司 研发中心


      一、 光热发电原理

      通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置,利用太阳能加热收集装置内的传热介质(液体或气体),再加热水形成蒸汽带动或者直接带动发电机发电。太阳能光热发电形式一般有槽式、塔式、碟式(盘式)、菲涅尔式四种系统。

      塔式系统(图1)利用众多定日镜阵列形成光场,将太阳热辐射反射到光场中央接塔的顶部接收器上,产生400到800度的高温,加热接收器内的工质(通常为熔盐)。通过工质吸收储存热量,再利用储存的热量加热水产生蒸汽,驱动汽轮机发电机组发电。 塔式光热发电系统是目前市场应用的较为先进的系统,具有聚光比、集热温度高,装机容量大,热损耗少,系统稳定,大规模发电成本低等优点,但由于技术难度高,应用推进较为缓慢。

      槽式系统(图2)是将槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列,加热集热管内的工质(水或者导热油等)至400度左右,通过工质吸收储存热量,再通过换热器产生蒸汽,驱动汽轮机发电机组发电。该系统采用线型聚光集热,聚光比低,集热温度不高,系统较为复杂,传热、阻力损失较大等缺点,但由于技术难度低,应用较为普遍。

      碟式系统(图3)是利用碟状抛物面聚光集热器将太阳光聚焦到碟状镜中心的吸热器表面上,通过热电转换装置,例如朗肯循环热机等,将热能直接转换成电能。菲涅尔式系统(图4)是采用菲涅尔太阳能聚光器,将太阳能聚焦到镜中心的集热器表面上,加热集热管内工质,再通过工质吸热并产生蒸汽,推动汽轮机发电组发电。

      目前,槽式和塔式光电系统已经实现商业化应用,尤其是槽式光热发电系统。塔式光电具有综合效率高,适合大规模、大容量商业化应用,是未来光热发电的发展方向。碟式和菲涅尔式系统由于成本较高,技术开发难度大,取得市场份额较少。

      二、 光热发电现状

      截至2017年底,全球光热发电装机达到513.3万千瓦,其中西班牙、美国、南非、印度以及摩洛哥装机规模较大。截至2018年6月底,我国光热装机约7.9万千瓦左右,典型的项目主要有中控德令哈1万千瓦塔式光热电站、首航节能敦煌1万千瓦塔式光热电站以及中广核新能源德令哈5万千瓦槽式光热项目,其余主要为小型实验项目。另外,首航敦煌10万千瓦塔式光热电站与中控德令哈5万千瓦塔式光热电站在 2018年底投产。

      目前,光热发电技术不够成熟,可靠性仍需验证,运行与维护经验严重欠缺,发电成本仍然较高。其次,光热项目所处的地理环境通常较为偏远、恶劣,普遍为风沙多,温差大,水资源匮乏的地区,设备质量受到极大考验。另外,部分扶持政策不够完善,影响行业发展。例如,国家对光热发电的扶持政策仅为固定电价(1.15元 /千瓦时),税收、土地、投资补贴等并未明确;目前的政策未能对光热发电的灵活性(削峰填谷)进行有效激励;部分地方土地税收存在不合理情况,制约项目开发。

      三、 光热发电未来

      虽然光热发电技术目前仍存在诸多问题与挑战,且相较于光伏和风电起步较晚,但因为其发电稳定,易于并网,能够稳定发电输电,实现削峰填谷,也没有光伏发电中太阳能电池生产带来的高污染,得到了国家的大力支持,“十三五”期间目标装机5GW,实际各地规划的装机总规模已达9GW,光热发电在未来发电行业中仍具有较大的发展潜能。首先,多种发电系统已共同发展,特别是槽式和塔式发电系统,部分项目已经落成运营,积累了丰富经验。储能工质与设备亦发展迅速;其次,光热发电利用太阳全辐射发电,基本不需要工业用水(清洗除外),具有一定的灵活性;第三,近来国家重视光热发电并制定了宏伟的发展规划,支持示范项目建设,出台示范项目电价。光热发电将成为支撑我国能源转型的重要技术之一,同时为企业转型提供机遇。

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