(二)塔式、槽式、碟式,三种技术路线大PK
上文提到了光热发电的三大主流形式——塔式、槽式、碟式系统。下面我们来一探究竟。
1、塔式光热发电系统
塔式系统的聚光镜一般是定日镜群(编者注:定日镜即将太阳或其他天体的光线反射到固定方向的光学装置),将阳光聚集到一个固定在接收塔顶部的接收器上,接收器上的吸热器吸收由定日镜系统反射来的高热流密度辐射能。
目前,国内外采用的定日镜大多是镜表面具有微小弧度的平凹面镜。和其他两种不同的是,塔式系统可通过熔盐储热,具有聚光比高、工作温度高、热传递路程短、热损耗少、系统综合效率高等特点,可实现高精度、大容量、连续发电,适合大规模并网发电。
2、槽式光热发电系统
槽式系统因为聚光镜为槽式抛物面,所以太阳光会聚焦在一条直线上,即焦线。在这条焦线上安装管状太阳能集热器,用来吸收聚焦后的太阳辐射能。
其关键技术在于聚光镜的生产制造,以及两个方面的控制,一个是自动跟踪控制,使得槽式聚光器时刻对准太阳,以保证最大限度的吸收太阳能,据统计跟踪比非跟踪所获得的能量要高出37.7%。另外一个是传热液体回路的温度与压力控制。
槽式系统聚光后温度可达到400°C左右。
槽式系统原理图
3、碟式光热发电系统
碟式系统为点聚焦,于焦点处的太阳能接收器收集高温热能,加热工质,驱动发电机组,或在焦点处直接放置太阳能斯特林发电装置。这种系统具有寿命长、效率高、灵活性强等特点,可以独立运行,非常适合作为边远地区的小型电源使用。
一般碟式太阳能热发电功率为10.25kW,聚光镜直径为5.10米。
小型碟式光热发电装置
综合对比三种技术路线,塔式在大规模发电中最具有发展潜力,但是前期单位投资过大且降低造价很难,缺乏大规模发电装置运行的实际经验;
槽式系统结构相对简单、技术较为成熟,商业化运营经验丰富,仍是当前光热发电的主流路线,但其聚光比小、系统工作温度低、核心部件真空管技术尚未成熟、吸热管表面选择性涂层性能不稳定等问题仍旧存在;
碟式的热效率最高,结构紧凑、安装方便,非常适合分布式小规模能源系统,但斯特林热机关键技术难度大,目前仍处于试验示范阶段。
三种技术路线比较(2013年)
(三)都是利用太阳能,光伏发电和光热发电有啥不一样?
光伏发电的原理称为“光生伏特”,就是当太阳光照射到太阳能电池上时,电池吸收光能,在电池的两端出现异号电荷积累,即产生电压,引出电极并接上负载,就产生电流。
光伏电池发电原理与光伏电站系统图
所以,除了来源都是太阳,光伏发电和光热发电完全是两码事。但是它俩经常被放在一起比较,看看谁更厉害。我们今天也来比一比,首先看光伏发电,主要优势有:
(1)基本不受地域影响,理论上只要太阳能照到就能装;
(2)不消耗化石能源,无污染,零噪声;
(3)发电过程简单,直接从光能转变成电能,没有中间环节;
(4)占用土地少,如果装在房顶上,占地基本为零;
(5)结构简单,便于搭建,维护成本低。