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随着国家的重视与提倡,光热发电技术正以一种蓬勃的姿态展现在人们的视野之中,下面我们一起来看看光热发电的原理和优势介绍。

光热发电原理及优点介绍

光热发电技术是一种不同于光伏发电的新能源应用技术。是将太阳能转化为热能,再将热能转化为电能的过程。利用聚光透镜等集热器收集的太阳能,将传热介质加热到几百度的高温。传热介质经过换热器后,产生高温蒸汽,从而带动汽轮机产生电能。这里的传热介质多为导热油和熔盐。通常,我们将整个太阳能热发电系统分为四个部分:集热系统、传热系统、蓄热换热系统和发电系统。

集热系统:集热系统包括聚光装置、接收器、跟踪机构等部件。如果说集热系统是整个太阳能热发电的核心,那么聚光器就是集热系统的核心。聚光装置是聚光器或定日镜。它的反射率和聚焦偏差会影响发电效率。目前国内生产的冷凝器效率可以达到94%,和国外生产的冷凝器没有太大区别。集热系统收集太阳能,并将太阳能转化为热能。

传热系统:传热系统主要传递集热系统收集的热能。热能通过传热介质传递到储热系统。传热介质多为导热油和熔盐。理论上,熔盐温度更高,发电效率更高,比导热油更安全。传热系统一般由预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器组成。传热系统的基本要求是:传热管道损耗低,传递传热介质的泵功率低,传热成本低。在传热过程中,传热管越短,热损失越小。

储热换热系统:个人认为光热发电技术充分体现了储热换热系统相对于光伏发电技术的优势。即储存太阳能热能。它可以在夜间发电,也可以根据当地电力负荷适应电网调度。蓄热装置通常由真空隔热或覆盖有隔热材料的蓄热器组成。储热系统对储热介质的要求是:储能密度高、来源丰富、价格低廉、性能稳定、无腐蚀性、安全性好、传热面积大、换热器导热性能好、储热介质粘度好。目前,我国正在研究各种蓄热新技术和新材料,一些专家提出使用陶瓷等低价固体材料蓄热,以降低发电成本。

发电系统:太阳能热发电系统使用的发电机包括汽轮机、燃气轮机、低沸点工质汽轮机、斯特林发电机等。这些发电装置可根据汽轮机入口处热能的温度等级、热量和蒸汽压力等进行选择。对于大型太阳能热发电系统,由于其温度等级与热发电系统基本相同,可以选用常规汽轮机;当工作温度在800℃以上时,可选用燃气轮机;对于低功率或低温的太阳能发电系统,可以选择低沸点的汽轮机或斯特林发动机。目前大多数汽轮机都是风冷的。基于光热技术的发电系统虽然与火力发电系统相似,但仍存在一些差异,因此要求汽轮机具有频繁启动、快速启动、低负荷运行和高效率的特点。

三大优势是发展的基石

“光热发电是一项战略性的可再生能源技术。虽然还有技术和经济上的问题需要解决,但是光伏发电的发展并没有不可逾越的障碍。与其他电源相比,光伏发电具有独特的优势。”中国电力企业联合会副秘书长孙永安在“2014清洁能源峰会论坛”上说。

可再生能源发展“十二五”规划提出了光伏发电的发展目标,到2015年将达到100万千瓦。这个目标的意义体现了国家发展太阳能热发电的决心和指导。

全国太阳能光热发电产业技术创新战略联盟主席王志峰认为,光伏发电在发电效率和稳定性方面优于光伏发电。

在过去的五年里,随着技术的快速进步、工业的发展和对清洁能源需求的不断增加,光伏发电逐渐成为许多国家和地区可再生能源领域的投资热点。

孙永安认为,中国发展太阳能热发电有三大优势。首先,光伏发电的大规模发展有助于促进可再生能源的整体发展和电力结构的转变。大规模发展太阳能热发电可以缓解我国西部和北部地区风电和光伏发电并网的困难,共同形成清洁的发电系统,增加可再生能源在供电结构中的比重。第二,太阳能热发电的发展对经济和相关产业有非常显著的拉动作用。太阳能热发电的产业链大部分是制造业,太阳能热发电系统集成运行控制已经成为新兴产业。因此,太阳能热发电不仅是一种清洁能源供电方案,更重要的是,它可以刺激经济和许多传统新兴产业的发展。第三,太阳能热发电市场广阔,发展潜力大。中国太阳能资源丰富,尤其是西部和北部地区。土地和太阳能资源可以满足大规模发展太阳能热发电的需要。

从技术角度来看,王志峰认为太阳能热发电有三个独特的优势。第一,互联网动力稳定,时间长。考虑到云量,目前储热时间约10小时,但光伏没有储能系统。二是余热的综合利用,这是其他新能源所不具备的特点。这一特性可以使太阳能热发电补充常规能源,达到节煤的目的,达到节能减排的效果。第三,优秀的环境特征。光伏发电排放的二氧化碳只有12公斤,光伏发电110公斤,天然气发电435公斤,煤炭发电900公斤。

据报道,太阳能热发电可以在早上6点前供能,然后持续供能到24点,这是光伏发电无法达到的。

“目前,世界太阳能热发电技术还没有处于酝酿状态,但已经发挥了主要作用。”王志峰说。2013年6月30日,西班牙光伏发电最大贡献达到全国用电量的7.7%,日均贡献4.6%,月均贡献3.4%。目前国内还没有一种清洁能源可以达到这样的贡献率,说明太阳能热发电是一种可以承担很大责任的新能源。