太阳能光热应用技术 第六章.pptx

太阳能光热应用技术第六章太阳能热动力与热发电;6.1 太阳能热动力系统;;6.1.2 太阳能热力发电系统构成;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;（补充）理想的朗肯循环;（补充）理想的朗肯循环;（补充）理想朗肯循环;;;;;;;;;;;;;;;;在轨道日照期，太阳能辐射由热能器聚焦，通过吸热、蓄热器腔口进入吸热、蓄热器，其中一部分热量用于加热循环工质，另一部分热量则存储在吸热、蓄热器中；接着，高温循环工质在涡轮内膨胀做功，把热能转换为机械能，与此同时，带动发电机转动，从而将机械能转变为电能；低压循环工质再次通过吸热、蓄热器把剩余的热量的一部分释放给来自压气机的高压工质，再通过辐射热器进一步把余热排送到空间；冷却后的工质进入压气机缩后经过预热，进入吸热、蓄热器完成一个实际的循环。在轨道阴影期间，则由吸热、蓄热器中存储的热量来加热循环工质。;6.1.4 太阳能热动力系统的发电过程分析;;;;;;;热电转换装置：碟式太阳能热动力发电装置的热电转换主要是采用自由活塞斯特林机作为原动机。自由活塞斯特林机是一种活塞式外燃机，在气缸内有一个配气活塞和一个动力活塞。气缸侧壁连接配气活塞上下室的旁路，循环工质通过旁路交替运动到配气活塞的上室和下室。上室和热源交换器耦合，将吸热器的热量传递给工质，工质受热膨胀推动动力活塞运动做功，输出功率。下室通过中间介质回路把余热传递给回热器，工质通过旁路往复流动完成循环。热机提供的机械能带动发电机运转，可以进一步将机械能转化为电能。;电力变换装置：由于太阳能辐射随天气变化很大，所以热电转换装置发出的电力不是十分稳定。特别是小功率的便携式太阳能发电装置发出的电流小、电压低，不能直接提供给用户，需要经过整流、DC-DC 升压、储能、DC-AC 逆变等环节的处理，才能输出 220V的工频电。碟式太阳能热动力发电系统发出的电经过电力变换装置变成 220V 的工频电可以直接提供给普通用户或并入电网，但并不能满足高精密负载的要求，需要在输入电压与负载之间增设一台高稳压精度的宽稳压范围的交流稳压装置。;储能装置、蓄电池和补充能源：太阳能只有白天存在，且对天气变化极为敏感。为了用户能够在任何需要的时候都能够获得电力，独立的碟式太阳能热动力发电系统必须采用储能装置、蓄电池和补充能源中的一种或几种。储能装置可以有多种形式，研究较多的有相变储热和化学储能。相变储热是依靠晶变时的大量潜热，在白天阳光充足时将太阳热能储存起来，在夜间或者没有阳光的时候放出热量驱动热机工作。化学储能是利用催化剂在一定条件下的催化作用，使某些化合物在高温下分解，吸收热量，在需要的时候使分解产物在一定条件下化合放出热量驱动热机工作。;在碟式太阳能热动力发电系统中，热电转换环节是十分关键的，下面将对此环节做具体的分析。 1．热电转换工作原理 碟式太阳能热动力发电的热电转换工作原理和普通热电站发电的工作原理相同，其基本工作原理为：工质从高温热源吸收热量，膨胀做功，向低温热源放热并收缩，再次从热源吸收热量，循环上述过程。在每次循环过程中，工质吸收的热能转化为机械能，而工质做功过程中通过活塞的往复运动又带动直线发电机进一步将机械能转化为电能。;;;;;斯特林循环的过程分析如下： 1?2 定温压缩过程：配气活塞停留在上止点附近，动力活塞从它的下止点向上压缩工质，工质流经冷却器时将压缩产生的热量散掉，当动力活塞到达它的上止点时，压缩过程结束； 2?3 定容回热过程：动力活塞仍停留在它的上止点附近，配气活塞下行，迫使冷腔内的工质经回热器流入配气活塞上方的热腔，低温工质流经回热器时吸收热量，使温度升高； 3?4 定温膨胀过程：配气活塞继续下行，工质经加热器加热，在热腔中膨胀，推动动力活塞向下并对外做功； 4?1 定容储热过程：动力活塞保持在下止点附近，配气活塞上行，工质从热腔经回热器返回冷腔，回热器吸收工质的热量，工质温度下降至冷腔温度。;;;6.2 太阳能发电;;;前一种发电形式的发电量较小，有的尚处于实验研究阶段，技术还不够成熟，更不能及时进入大规模应用阶段。而最有发展潜力的第二种太阳能热动力发电技术目前已达到了实际应用水平，并在西班牙和美国等欧美发达国家中建立了一定规模的实用太阳能热发电站，而且发展规模也在不断扩展。鉴于光热在人类的能量供应方面起到的巨大作用和影响，光热发电技术也是太阳能利用的重要方面。本节主要介绍的是这种适于大型发电的太阳能热发电技术，阐述其主要分类、基本原理、结构组成、系统特点、发展状况及其前景等内容。;;6.2.1 火力发电系统;;;;;6.2.2 太阳能热发电技术分类;太阳能热发电从技术角度可分为两类：一种是发电形式不依赖规模化的热发电系统（如碟式太阳能热发电系统），适用于分布式能源系统；另一种是依赖于规模化的系统（如槽式和塔式太阳能热