太陽能熱發(fā)電,也叫聚焦型太陽能熱發(fā)電(concentrating solar power,簡稱csp),通過大量反射鏡以聚焦的方式將太陽能直射光聚集起來,加熱工質(zhì),產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽,蒸汽驅(qū)動汽輪機發(fā)電。
特點
太陽能有兩種利用途徑:一種通過光電池把太陽輻射轉(zhuǎn)化為電能,常見的利用途徑是太陽能電池;另外一種通過太陽能集熱器把太陽輻射轉(zhuǎn)化為熱能,最簡單的就是居家使用的屋頂熱水器。
利用太陽熱能發(fā)電目前已成為全球風(fēng)險投資的一個重點領(lǐng)域,其原理是通過聚光裝置把太陽光線聚集在裝有某種液體的管道或容器。借助太陽熱能,液體被加熱到一定溫度,產(chǎn)生蒸汽然后驅(qū)動渦輪機發(fā)電,熱能轉(zhuǎn)化為電能。這種發(fā)電方式被人們稱為太陽能熱發(fā)電。
由于太陽能熱發(fā)電需要充足的太陽直接輻射才能保持一定的發(fā)電能力,因此沙漠是最理想的建廠選址地區(qū)。與傳統(tǒng)的電廠相比,太陽能熱電廠具有兩大優(yōu)勢:整個發(fā)電過程清潔,沒有任何碳排放;利用的是太陽能,無需任何燃料成本。
太陽能熱發(fā)電還有一大特色,那就是其熱能儲存成本要比電池儲存電能的成本低得多。舉例來說,一個普通的保溫瓶和一臺筆記本電腦的電池所存儲的能量相當(dāng),但顯然電池的成本要高得多。能夠?qū)⑻枱崮軆Υ?,就意味著太陽能熱電廠可以克服傳統(tǒng)電廠發(fā)電可能中斷的弊端。
然而,價格成為影響太陽能熱發(fā)電推廣的一大障礙。例如,在美國西南部,考慮聯(lián)邦稅收優(yōu)惠之后,太陽能熱電廠的電價約合每度13美分到17美分。美國能源部已經(jīng)設(shè)定目標(biāo),力圖到2015年把太陽能熱發(fā)電的電價降到每度7美分到10美分,到2020年進(jìn)一步降到每度5美分到7美分,以使太陽能熱發(fā)電可以與煤電等傳統(tǒng)發(fā)電方式相競爭。
類型
1.聚光類太陽能熱發(fā)電
太陽能熱發(fā)電通常叫做聚光式太陽能發(fā)電,與傳統(tǒng)發(fā)電站不一樣的是,它們是通過聚集太陽輻射獲得熱能,將熱能轉(zhuǎn)化成高溫蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機來發(fā)電的。當(dāng)前太陽能熱發(fā)電按照太陽能采集方式可劃分為(1)太陽能槽式發(fā)電;(2)太陽能塔式熱發(fā)電;(3)太陽能碟式熱發(fā)電。
2.槽式太陽能熱發(fā)電
槽式發(fā)電是最早實現(xiàn)商業(yè)化的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。它采用大面積的槽式拋物面反射鏡將太陽光聚焦反射到線形接收器(集熱管)上,通過管內(nèi)熱載體將水加熱成蒸汽,同時在熱轉(zhuǎn)換設(shè)備中產(chǎn)生高壓、過熱蒸汽,然后送入常規(guī)的蒸氣渦輪發(fā)電機內(nèi)進(jìn)行發(fā)電。槽式拋物面太陽能發(fā)電站的功率為10~1000 mw,是目前所有太陽能熱發(fā)電站中功率最大的。通常接收太陽光的采光板采用模塊化布局,許多采光板通過串并聯(lián)的方式,均勻的分布在南北軸線方向。為了保證發(fā)電的穩(wěn)定性,通常在發(fā)電系統(tǒng)中加入化石燃料發(fā)電機。當(dāng)太陽光不穩(wěn)定的時候,化石燃料發(fā)電機補充發(fā)電,來保證發(fā)電的穩(wěn)定性和實用性。
3.塔式太陽能熱發(fā)電
塔式太陽能熱發(fā)電是采用大量的定向反射鏡(定日鏡)將太陽光聚集到一個裝在塔頂?shù)闹醒霟峤粨Q器(接受器)上,接受器一般可以收集100mw的輻射功率,產(chǎn)生1100°c的高溫。塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)最初用蒸汽,它可以直接推動汽輪機發(fā)電;但是由于太陽能隨氣候變化不定,因此蒸汽參數(shù)很難控制,而且熱量損失大。
4.碟式太陽能熱發(fā)電
碟式(又稱盤式)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是世界上最早出現(xiàn)的太陽能動力系統(tǒng),是目前太陽能發(fā)電效率最高的太陽能發(fā)電系統(tǒng),最高可達(dá)到29.4%。碟式系統(tǒng)的主要特征是采用碟(盤)狀拋物面鏡聚光集熱器,該集熱器是一種點聚焦集熱器,可使傳熱工質(zhì)加熱到750℃左右,驅(qū)動發(fā)動機進(jìn)行發(fā)電。這種系統(tǒng)可以獨立運行,作為無電邊遠(yuǎn)地區(qū)的小型電源,一般功率為10~25kw,聚光鏡直徑約10~15m;也可用于較大的用戶,把數(shù)臺至十臺裝置并聯(lián)起來,組成小型太陽能熱發(fā)電站。