一文看懂太陽能光熱發電原理及分類

　　什么是太陽能光熱發電

　　太陽能光熱發電是指利用大規模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結合傳統汽輪發電機的工藝，從而達到發電的目的。

　　采用太陽能光熱發電技術，避免了昂貴的硅晶光電轉換工藝，可以大大降低太陽能發電的成本。而且，這種形式的太陽能利用還有一個其他形式的太陽能轉換所無法比擬的優勢，即太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個小時仍然能夠帶動汽輪發電。

　　光熱發電原理

　　光熱發電技術，是不同于光伏發電的全新的新能源應用技術。它是一個將太陽能轉化為熱能，再將熱能轉化為電能的過程。利用聚光鏡等聚熱器采集的太陽熱能，將傳熱介質加熱到幾百度的高溫，傳熱介質經過換熱器后產生高溫蒸汽，從而帶動汽輪機產生電能。此處的傳熱介質多為導熱油與熔鹽。通常我們將整個的光熱發電系統分成四部分：集熱系統、熱傳輸系統、蓄熱與熱交換系統、發電系統。

　　集熱系統：集熱系統包括聚光裝置、接收器、跟蹤機構等部件。如果說集熱系統是整個光熱發電的核心，那么聚光裝置就是集熱系統的核心。聚光裝置即為聚光鏡或者定日鏡等。其反射率、焦點偏差等均能影響發電效率。目前國內生產的聚光鏡，效率可以達到94%，與國外生產的聚光鏡效率相差不大。集熱系統采集太陽能，將太陽能轉化為熱能。

　　熱傳輸系統：熱傳輸系統主要是傳輸集熱系統收集起來的熱能。利用傳熱介質將熱能輸送給蓄熱系統。傳熱介質多為導熱油和熔鹽。理論上，熔鹽比導熱油溫度高，發電效率大，也更安全。熱傳輸系統一般有預熱器、蒸汽發生器、過熱器和再熱器等組成。熱傳輸系統的基本要求是：傳熱管道損耗小、輸送傳熱介質的泵功率小、熱量傳輸的成本低。在熱傳輸過程中，傳熱管道越短，熱損耗就越小。

　　蓄熱與熱交換系統：個人認為，光熱發電技術在蓄熱與熱交換系統中充分體現了對比光伏發電技術的優勢。即將太陽熱能儲存起來。可以在夜間發電，也可以根據當地的用電負荷，適應電網調度發電。蓄熱裝置常由真空絕熱或以絕熱材料包覆的蓄熱器構成。蓄熱系統中對儲熱介質的要求為：儲能密度大，來源豐富且價格低廉，性能穩定，無腐蝕性，安全性好，傳熱面積大，熱交換器導熱性能好，儲熱介質具有較好的黏性。目前我國正在研究蓄熱的各種新技術新材料，更有專家提出用陶瓷等價格低廉的固體蓄熱，以達到降低發電成本的效果。

　　發電系統：用于太陽能熱發電系統的發電機有汽輪機、燃氣輪機、低沸點工質汽輪機、斯特林發電機等。這些發電裝置，可根據汽輪機入口熱能的溫度等級及熱量、蒸汽壓力等情況進行選擇。對于大型光熱發電系統，由于其溫度等級與火力發電系統基本相同，可選用常規的汽輪機；工作溫度在800℃以上時，可選用燃氣輪機；對于小功率或者低溫的太陽能發電系統，則可選用低沸點工質汽輪機或斯特林發動機。目前使用的汽輪機，空冷居多。雖然光熱技術的發電系統類似于火力發電系統，但是還是有一定的區別，這樣就要要求汽輪機具有頻繁啟停、快速啟動、低負荷運行、高效性等特點。

　　太陽能光熱發電分類

　　依照聚焦方式及結構的不同，光熱技術可以分為塔式、槽式、碟式、菲涅爾式四種。

　　1、塔式發電系統

　　塔式發電系統為點式聚焦系統，其利用大規模的定日鏡形成的定日鏡場陣列，將太陽輻射反射到置于高塔頂部的吸熱器上，加熱傳熱介質，使其直接產生蒸汽或者換熱后再產生蒸汽，以此驅動汽輪機發電。塔式系統具有熱傳遞路程短、熱損耗小、聚光比和溫度較高等優點，但塔式系統必須規模化利用，占地要求高，單次投資較大，采用雙軸跟蹤系統，鏡場的控制系統較為復雜。

　　2、槽式發電系統

　　槽式太陽能熱發電系統全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發電系統，是將多個槽型拋物面聚光集熱器經過串并聯的排列，加熱工質，產生過熱蒸汽，驅動汽輪機發電機組發電。

　　3、碟式系統

　　碟式系統也是點式聚焦系統，它應該是太陽能熱發電系統是世界上最早出現的太陽能光熱發電系統了。碟式系統也稱為拋物面反射鏡斯特林系統，是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收在拋物面的焦點上，接收器內的傳熱介質被加熱后，驅動斯特林發動機進行發電。碟式系統的聚光比非常高，從幾百至上千都可達到，聚焦溫度甚至可以達到1000℃以上，效率較高，對于地面坡度要求也更為靈活。但成本上還缺少優勢，技術上也有待于完善。碟式系統較適用于邊遠地區獨立電站。可以單臺使用或多臺并聯使用，適宜小規模發電。