聚焦式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)（CSP）的3種集熱方式及潛在優(yōu)勢(shì)的介紹

　　聚焦式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)（CSP）利用集熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成高溫?zé)崮?，通過熱力循環(huán)過程進(jìn)行發(fā)電。作為一種開發(fā)潛力巨大的新能源和可再生能源開發(fā)技術(shù)，美國等國家都投入了大量資金和人力進(jìn)行研究，先后建立了數(shù)座CSP示范工程，目前該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)處于商業(yè)化應(yīng)用前期、工業(yè)化應(yīng)用初期。CSP只利用太陽直射能量，不接受天空漫輻射。由于太陽能的供給是不連續(xù)的，一部分CSP系統(tǒng)采用蓄熱技術(shù)來保障有效使用和提供時(shí)間延遲，另一部分CSP系統(tǒng)采用燃?xì)獾茸餮a(bǔ)充能源。這種混合動(dòng)力技術(shù)可提供高價(jià)值的、可調(diào)度的電力。

　　CSP系統(tǒng)依其集熱方式的不同，大致分為槽式、塔式、碟式3種。槽式系統(tǒng)是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽光聚焦到管狀的接收器上，并將管內(nèi)傳熱工質(zhì)加熱，直接或間接產(chǎn)生蒸氣，推動(dòng)常規(guī)汽輪機(jī)發(fā)電。塔式系統(tǒng)是利用獨(dú)立跟蹤太陽的定日鏡，將陽光聚焦到一個(gè)固定在塔頂部的接收器上，以產(chǎn)生很高的溫度。碟式系統(tǒng)是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡，接收器在拋物面的焦點(diǎn)上，接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到高溫，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電。

　　槽式系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)成熟，正處于商業(yè)拓展階段，基本上沒有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。美國加州有9個(gè)SEGS（Solar Electric Generating system）采用槽式系統(tǒng)，已運(yùn)行15年，目前運(yùn)行狀況更好，最大輸出功率354 MW，采用混合動(dòng)力：75％太陽能，25％天然氣。但蒸氣最高溫度375℃，太陽能日效率20%，年效率15％。槽式系統(tǒng)是目前均化成本（LEC）最低的CSP系統(tǒng)，是美國能源部近期計(jì)劃推薦的優(yōu)選項(xiàng)目。在西班牙、印度、埃及、希臘、墨西哥、摩洛哥、南非等國家都有不少槽式系統(tǒng)的示范工程。

　　塔式系統(tǒng)正處在研究其商業(yè)化可行性的階段。一些國家著手建立大容量的、參加電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度的示范工程。（1）美國從1980年開始相繼完成Solar One、Solar Two兩個(gè)10MW級(jí)塔式CSP后，2002年與西班牙合作，在西班牙建造一個(gè)15MW級(jí)Solar Tres塔式CSP，預(yù)計(jì)2006年完工，這是第一個(gè)真正商業(yè)運(yùn)作的項(xiàng)目。該項(xiàng)目的定日鏡組是Solar Two的3倍大，定日鏡的性能大幅提高，但制造成本卻下降了45%；它還采用了一個(gè)120MW.t高溫集熱器，熱流能力更強(qiáng)，熱吸收效率提高了3%；同時(shí)也采用了一個(gè)巨大的蓄熱系統(tǒng)，貯存6250Mt的硝酸熔融鹽，總?cè)萘?00MW?h，可維持16h。由于采用了許多先進(jìn)技術(shù)，預(yù)計(jì)年發(fā)電效率將提高6%，年利用系數(shù)將達(dá)到65％。（2）南非ESKOM公司準(zhǔn)備建造一個(gè)100MW級(jí)塔式CSP，目前可行性報(bào)告己經(jīng)出來。還有一些國家也建立了或正在建造塔式CSP，但規(guī)模不夠大，技術(shù)也未達(dá)到商業(yè)級(jí)應(yīng)用水平。由于塔式CSP工作溫度可超過l000℃，太陽能效率通常比槽式高些，日效率可達(dá)23%，年效率20％。

　　一般地，槽式與塔式CSP系統(tǒng)可能不具備分布式發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)和潛在優(yōu)勢(shì)，這是因?yàn)椋?/p>

　?。╨）目前的發(fā)展策略集中在50MW以上的大系統(tǒng)，這對(duì)大多數(shù)分布式能源負(fù)荷場(chǎng)合顯得過大；

　?。?）系統(tǒng)的安裝需要大量的土地，而分布式能源是一個(gè)位于用戶端或靠近用戶端的能源利用設(shè)施，而這些用戶端附近很難提供大量的土地；

　　（3）供氣和電力輸出的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)必須與當(dāng)?shù)毓猓娏镜妮斉湎到y(tǒng)相關(guān)聯(lián)，獨(dú)立性不強(qiáng)。這些特點(diǎn)決定了槽式與塔式系統(tǒng)將與傳統(tǒng)的一些中央發(fā)電系統(tǒng)競(jìng)爭，但由于CSP系統(tǒng)的最大功率輸出通常與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)用電高峰一致，所以，CSP特別應(yīng)用于電力削峰。