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太陽能熱發電基本原理

發布日期:2016-11-05 作者: 點擊:

    在太陽光低下利用凸透鏡聚焦點燃木材、紙張或者香煙,這其實就是太陽能高溫利用最簡單的例子。對太陽能進行大規模的聚焦,即收集起來產生高溫熱能,熱能轉換為工質的內能、利用內能驅動機械做功,即可實現發電。這就是太陽能熱發電的基本原理。

    我們知道,熱機是指各種利用內能做功的機械,按照不同的分類方式有內燃機和外燃機,蒸汽輪機、燃氣輪機和斯特林機等。就太陽能熱發電系統來說,根據聚光系統所采用的聚焦方式,分為線聚焦和點聚焦兩種。線聚焦又分為槽式和菲涅耳式兩種,點聚焦分為塔式和碟式兩種。目前,通常的聚光系統聚焦倍數10-1000倍,加熱工質溫度可到400℃(導熱油)、560℃(熔融鹽),甚至接近1000℃(金屬、空氣、二氧化碳、氦氣、氫氣等)左右,利用聚光太陽能把工質加熱到高溫,理論上可以實現所有的熱力循環,包括卡諾循環、布倫頓循環和斯特林循環等。由于聚光系統是太陽能熱發電站的主要特點,因而人們通常稱為槽式、菲涅耳式、塔式和碟式太陽能熱發電4種方式。

    從能量轉換的角度來看,太陽能熱發電站主要包括光熱轉換和熱功轉換兩個過程。光熱轉換通過聚光系統和吸熱系統實現,熱功轉換通過熱機實現。相比其它發電站形式,太陽能熱發電站的主要特點有:

    1、只利用太陽能輻射的直射輻射部分。根據不同的氣候環境,太陽能直射輻射通常占總輻射的比例50-90%。

    2、大規模聚光系統。小到百平方米量級,大至萬平方米量級。太陽能熱發電站目前只能大規模利用(碟式斯特林太陽能發電以百平方米量級的聚光器為模塊),聚光系統占地面積通常以平方公里計。

    3、存儲和傳輸工質的管道具有較大熱慣性。由于管道具有熱慣性,即使不采用儲熱,其發電的電力品質也比較平穩。

    4、儲熱和補燃。太陽能熱發電站可以廣泛利用儲熱和化石能源補燃的技術。儲熱會使電站增加10-15%的成本。


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