太阳能光热发电技术特点及应用前景案例.ppt

太阳能光热发电特点及应用前景 国网能源研究院新能源研究所 世界光热发电亚洲高峰论坛 2012年6月20日 一 太阳能光热发电技术经济特性 二 太阳能光热发电国内外发展现状 三 * 太阳能光热发电发展前景 （一）太阳能光热发电技术的战略地位 * 光热发电是通过“光-热-功”的转化过程实现发电的一种技术。光热发电在原理上和传统的化石燃料电站类似，两者最大的区别在于输入的能源不同。光热发电利用能源为太阳能，通过聚光器将低密度的太阳能聚集成高密度的能量，经由传热介质将太阳能转化为热能，通过热力循环做功实现到电能的转换。 太阳能热发电实质是太阳能热利用方式之一。从其发电原理上来看，是一种绿色能源的绿色利用方式，且太阳能资源是世界上分布最广泛的取之不尽、用之不竭的可再生能源。从这个意义上看，太阳能光热发电技术的发展对于人类经济社会可持续发展具有重要意义。 （二）太阳能光热发电技术的技术类型 * 聚光太阳能热发电（CSP） 太阳能半导体温差发电 太阳能烟囱发电 太阳池发电 太阳能热声发电 聚光光热发电是现今最具商业化利用前景的技术形式。根据聚光方式的不同，聚光光热发电可进一步分为点聚焦和线聚焦两大系统。其中，点聚焦系统主要包括塔式光热发电和碟式光热发电；线聚焦系统主要包括槽式光热发电和线性菲涅尔式光热发电。 槽式电站的关键设备主要包括聚光器、吸热管和储热器。槽式光热发电是最早实现商业化运行，也是目前全球商业化运行电站中占比最大的技术形式。 * 1.槽式光热发电 太阳能抛物面槽式发电（图片：内华达1号电站，2007年） 槽式光热发电系统的特点：一是结构简单、成本较低；二是可通过多个聚光-吸热装置的串、并联组合，构成较大容量的光热发电系统；三是聚光比不高，一般在50-80，传热介质温度也难以提高，一般在400℃左右；四是槽式系统热传递回路长、热损耗大，系统综合效率较低，约为11%-15%。 塔式电站主要包括定日镜、太阳塔、吸热器和储热器等。根据吸热器内传热介质的不同，塔式电站主要包括水/蒸汽、熔融盐和空气三种。 * 2.塔式光热发电 太阳能塔式发电（图片：GemaSolar 电站，2011年） 塔式光热发电系统的主要特点：一是聚光比较高，一般在300-1000之间，容易实现较高的系统运行温度（500-1400℃）；二是塔式光热发电系统的热传递路程短、热损耗少，综合效率高，目前可达到14%左右；三是太阳能塔式发电适合于大规模、大容量商业化应用；四是塔式光热发电系统一次性投入大，装置结构和控制系统复杂，成本较高。 太阳能碟式-斯特林发电系统的关键部件包括碟式聚光器、斯特林机和传动系统。 * 3.碟式光热发电 太阳能碟式-斯特林发电（图片：SES 电站，2010年） 碟式光热发电系统的主要特点：一是聚光比高，一般为1000-3000，运行温度可接近1000℃，峰值光电转换净效率可达到30%；二是碟式发电系统功率较小，一般为5-50kW，单位造价昂贵；三是发电成本不依赖于工程规模，既可以作为分布式发电系统使用，也可以建成MW级的电站并网发电。 线性菲涅尔式发电系统是简化的槽式发电系统，主要部件包括菲涅尔式反射镜、吸热管和传动系统等。 * 4.线性菲涅尔式光热发电 线性菲涅尔式光热发电（图片：皇明太阳能股份有限公司，2010年） 线性菲涅尔式光热发电系统的特点：一是聚光器采用平面反射镜代替抛物面槽式反射镜，聚光器离地面近、风载荷低、结构简单，布置紧密，用地效率更高；二是由于吸热管无需进行真空处理，降低了技术难度和成本，系统总成本相对较低；三是系统聚光比较低、运行温度不高、系统效率不高。 （三）不同聚光太阳能热发电方式的技术特点比较 * （四）光热发电技术特性 * 由于发电原理不同，聚光太阳能热发电出力特性优于光伏发电出力特性。通过增加储热单元能够显著平滑发电出力，显著减小小时级出力波动。 根据不同储热模式，可不同程度提高电站利用小时数和发电量，提高电站调节性能。 研究显示，一座带有储热系统的光热发电站，年利用率可以从无储热的25%提高到65%。因此，相对经济的储热技术是光热发电与光伏发电等其它可再生能源发电竞争的一个关键要素。利用长时间储热系统，光热发电可以更好的满足系统负荷需求。 1. 通过储热改善出力特性 美国加州50MWCSP/50MWPV实测 带储热装置的槽式热发电系统 * 不同于其他波动电源，是一种电网友好型电源。 带有储热和补燃装置的太阳能热发电站可提高电网的灵活性，提高电网消纳波动电源的能力。 带有储热和补燃装置的太阳能热发电站具有较好的调峰性能，可替代化石燃料调峰电站。 由于太阳能热发电站的最优规模为20万千瓦左右，且多位于远离负荷中心的荒漠或人烟稀少地区，处于网架相对薄弱的电网末端，大规模远距离外送的经济性成为其规模化开发利用的制约因素