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2021年太阳能聚热电站报告

来源: | 作者: | 发布时间: 2023-12-13 | 212 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

  ▲ 法国乔瓦尼教授(Professor Giovanni Francia,1911~1980年) 设计并建造了第一座聚光太阳能发电厂,该发电厂于1968 年在意大利热那亚(Genoa, Italy)附近的圣伊拉里奥投产。该发电厂具有当今发电塔式发电厂的架构,在其内部装有太阳能接收器。太阳能集热器领域的中心。该工厂能够用 100 bar 和 500 °C 的过热蒸汽生产 1 MW。 10 MW太阳能一号发电塔(Solar One power tower)于 1981 年在南加州开发。太阳能一号被转换为太阳能二号1995 年,采用熔盐混合物(60% 硝酸钠,40% 硝酸钾)作为接收器工作流体和存储介质的新设计。熔盐方法被证明是有效的,太阳能二号在 1999 年退役之前一直成功运行。附近太阳能发电系统( Solar Energy Generating Systems,缩写SEGS)的抛物线槽技术始于 1984 年,更可行。354 MW SEGS 是世界上最大的太阳能发电厂,直到 2014 年。

  ▲ 从 1990 年太阳能发电系统(SEGS)建成到 2006年澳大利亚利德尔发电站(Liddell Power Station in Australia)的紧凑型线性菲涅耳反射器系统( Compact linear Fresnel reflector system)建成,没有建造商业聚光太阳能。尽管 5 MW Kimberlina 太阳能热能发电厂于 2009 年开业,但很少有其他发电厂采用这种设计。

  ▲ 2007 年75 MW 的内华达太阳能1号(Nevada Solar One)建成,采用槽式设计,是 SEGS 以来的第一座大型电站。2009 年至 2013 年间,西班牙建造了 40 多个抛物线槽系统,标准化为 50 MW 模块。

  ▲ 由于太阳能2号(Solar Two)的成功,2011年在西班牙建造了一座名为Solar Tres Power Tower的商业发电厂,后来更名为Gemasolar Thermosolar Plant。Gemasolar 的结果为进一步开发此类装置铺平了道路。伊万帕太阳能发电设施(Ivanpah Solar Power Facility )是在同一时间建造的,但没有蓄热,每天早上使用天然气预热水。

  ▲ 多数聚光太阳能发电厂使用抛物线槽设计,而不是电力塔或菲涅耳系统。也有抛物线槽系统的变体,例如结合了槽和传统化石燃料供热系统的集成太阳能联合循环(integrated solar combined cycle ,缩写ISCC) 。

  ▲ 聚光太阳能(CSP)最初被视为光伏发电(PV)的竞争对手,而 Ivanpah 的建造没有储能,尽管 Solar Two 已经包含了几个小时的热存储。到 2015 年,光伏电站的价格已经下降,光伏商业电力的售价为近期 CSP 合同的1 ⁄ 3。然而,越来越多的 CSP 竞标具有 3 到 12 小时的热能存储,使 CSP 成为一种可调度的太阳能形式。因此,它越来越被视为与天然气和光伏电池竞争,以获得灵活、可调度的电力。

  当前太阳能聚焦热技术

  聚焦型太阳能热发电(Concentrated solar power,CSP;Concentrated solar thermal)不要与聚光光伏(CPV)混为一谈。聚光光伏(Concentrator photovoltaics ,CPV)是通过光生伏打效应(photovoltaic effect)把聚光的太阳光直接转换为电能。

  聚光光伏(Concentrator photovoltaics ,CPV)是一种从阳光中发电的光伏技术。与传统的光伏系统不同,它使用透镜或曲面镜将阳光聚焦到小型,高效,多结(MJ)的太阳能电池上。此外,CPV系统通常使用太阳能跟踪器,有时还使用冷却系统以进一步提高效率。正在进行的研究和开发正在迅速提高其在公用事业规模领域和日晒程度较高的领域的竞争力。

  当前CSP聚光技术存在四个常见的形式,即抛物线槽型,斯特林碟型,聚光线性菲涅尔反射镜型和太阳能发电塔型。虽说简单,这些太阳能集光器距离理论上的集光最大值还很远。例如,抛物线槽浓度给出大约1/3的理论最大值为设计接受角,即对于相同的系统整体公差。接近理论最大值可以通过使用基于非成像光学的更精细的聚光器来实现。

  由于它们跟踪太阳和聚焦光的方式不同,不同类型的聚光器产生不同的峰值温度和相应变化的热力学效率。CSP 技术的新创新正在引领系统变得越来越具有成本效益。

  ⑴ 抛物线槽型(Parabolic trough)。抛物线槽型的聚光镜是由把反射光集中到焦线的一个接收器的抛物线反射镜组成。接收器是在抛物面反射镜的中间正上方的一个管子,并且管子中充满了的工作流体。反射镜通过沿单轴在白天跟踪太阳。在流经接收器时,工作流体(例如,熔盐)被加热到150-350℃(423~623 K(302~662 °F)),然后将其用作发电系统用的热源。抛物线槽型系统是最发达的CSP技术。