材料科学与工程学院《 能源与环境前沿讲座 》课程期末考核论文题 目： 太阳能热力发电技术专业年级： 14能源二班姓 名： 陈振南学 号： 114010700124完成时间 2017年 1 月 1 日太阳能热力发电技术太阳能是一种干净的可再生的新能源，太阳能热发电技术就是把太阳辐射热能转化为电能，可分为两大类：一类是利用太阳热能直接发电，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子、热离子发电以及碱金属热发电转换和磁流体发电等；另一类是太阳热能间接发电，它使太阳热能通过热机带动发电机发电，其基本组成与常规发电设备类似，只不过其热能是从太阳能转换而来。关键词： 太阳能热发电技术；太阳能直接发电；太阳能间接发电摘要 1附表索引\t3表2—1世界太阳能电池产量 3表2—2 2005—2011年世界主要国家太阳能发电装机容量\t3插图索引\t4图1塔式太阳能热力发电系统图\t4图2烟囱式太阳能发电系统的原理简图 4图3槽式太阳能热发电系统\t4图4 我国太阳能资源分布 41.\t太阳能热力发电技术的发电形式\t51.1\t太阳能塔式热力发电 51.2\t烟囱式太阳能热力发电系统\t51.3\t碟式太阳能热力发电技术研究 61.4\t槽式太阳能直接蒸汽发电技术研究 72.\t太阳能热力发电技术利用的背景及进展 82.1\t我国太阳能资源的分布\t82.2\t太阳能利用的进展\t82.3\t太阳能和天然气并用的热电站 9总结\t10参考文献 11太阳能热发电技术是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电一般来说，太阳能热发电形式有槽式，塔式，碟式，烟囱四种系统。四种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化，其他两种处在示范阶段，有实现商业化的可能和前景。太阳能塔式热力发电主要是太阳热资源的收集与高温蓄热技术、高温传热流体的储存与传输技术、防止蓄热系统的腐蚀结垢技术的研究。其基本原理是利用太阳能集热系统将太阳热能转换并储存在传热介质(水、熔盐或空气等)中,再用该高温传热介质加热蒸汽至10 MPa, 500℃以上,驱动常规Rankine循环汽轮发电机组发电。这种发电方式无需常规能源,其动力的供给完全来自于集热系统内因太阳辐射所产生的高温传热介质。传热介质沿受热器→高温储罐→蒸汽发生器→低温储罐循环流动,所发生的能量转换过程为:太阳热能(定日镜场)→传热介质内能(受热器)→蒸汽动能(蒸汽发生器)→电能(汽轮发电机)。
图1 塔式太阳能热力发电系统图烟囱式太阳能发电技术也称太阳能风力发电技术,是实现大规模开发和利用太阳能的一种新的途径，是解决全球能源危机的有效途径之一.这种发电方法遵循大自然界内的能量转换定律,由太阳能产生风能,再有风能转化为电能.烟囱式太阳能电站系统主要由透明顶棚(如玻璃)的集热器、太阳能烟囱和透平发电机组。
图2 烟囱式太阳能发电系统的原理简图其工作原理是太阳光以辐射形式加热到集热器下方的地面,使之温度升高.外界空气进入集热器后,受地面和太阳光的加热,其密度会减小,从而沿着集热器顶部进入到太阳能烟囱,在烟囱内受到“烟囱作用”形成一定速度的上升气流.当该气流量聚集到一定程度就可驱动安装在烟囱内的风力透平发电机组发电.同时,环境空气不断进入集热器,形成持续的气流循环流动,达到持续发电的目的。[1]碟式/发电机技术的基本原理是利用太阳能集热器加热受热器中闭式循环的工作介质,驱动Stirling或Brayton发电机发电。这种发电方式无需常规能源,其动力的供给完全来自凹面聚焦镜对太阳光聚焦所产生的高温热。碟式太阳能热发电系统由太阳能凹面聚焦镜、受热器和Stirling或Brayton发电机组成,属于现有3项成熟技术的创新性组合应用。
图3 太阳能热力Stirling发电系统示意图该系统采用双轴自动跟踪太阳光的碟形抛物面反射镜作集热器,受热器安装在反射镜的焦点处,其后部可安装小型发电机(Stirling机或Brayton机)。太阳光被聚焦至受热器上,加热其中流体(如He或H2)至800℃左右,推动小型电机发电。当盘片上不安装发电机时,采用与槽式系统相似的方式,将多个盘组成一个大系统,受热流体通过管网被集中在一起,推动常规汽轮发电机组发电。槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，也简称为槽式镜像系统。它是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，聚焦太阳直射光，加热真空集热管里面的工质，产生高温，再通过换热设备加热水产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电机组发电的系统。
图3槽式太阳能热发电系统20世纪以来，随着化石能源的大规模应用，能源短缺以及环境污染带来的问题对人类经济社会发展的影响日趋明显。大力发展新型可再生清洁能源的利用技术是解决当前危机的一条有效途径。我国属于全球太阳能资源最丰富的地区之一，为太阳能的大规模利用提供了必要的,。充分合理地利用太阳能资源，对于减少并最终替代传统能源的使用具有重要意义。我国地域辽阔，太阳能资源丰富，每年陆续接收到的太阳能相当于1.7万亿吨标准煤，是我国2011年煤产量28亿t的600倍。对于解决当今能源缺乏，太阳能发展至关重要。
图4 我国太阳能资源分布太阳能利用主要包括太阳能热利用和光利用。由于常规能源的日渐短缺，在世界政府的大力支持下，作为可再生能源的主力在全球能源供应中扮演着越来越重要的角色。单位：MW表2—1世界太阳能电池产量单位：MW表2—2 2005—2011年世界主要国家太阳能发电装机容量我国在太阳能利用方面已作出许多卓有成效的工作。太阳能热水器的制造是我国很受重视的项目，其规模和技术居世界首位；太阳能电池也得到较广泛的运用；其他还有太阳能泵，太阳能海水淡化装置、低沸点工质太阳能发电装置等产品问世。但现阶段我国太阳能热力发电还比较落后，随着技术的发展预计今后会有较快发展。发电站要求热源温度和供热量稳定,并能在电网峰荷期间加大供热量,而到达地面的太阳辐射却随天气、季节、昼夜、时辰不断变化,不断提供稳定的热能,也不断按电网需要加大供热量,除非电网峰荷时间与日照最强的时间吻合。因此,目前的发展趋势是太阳能和常规能源·(如天然气)并用,实现优势互补,满足发电需要。其方法是太阳能热电站设置天然气锅炉,这样既可利用常规能源的可靠性弥补太阳能不能稳定供应的缺陷,又能利用太阳能无须付资源费且不污染环境的优点,尽可能多地替代常规能源,实现节能与环保两大目标。这一概念不仅优化了太阳能热电站设计,而且大大降低了生产单位电能的平均成本。太阳能热力发电是太阳能的一个重要应用领域,具有广阔发展前景。由于技术进步,太阳能热力发电装置已有很大发展,其中30一80MW的太阳能和天然气并用的热电站技术已经成熟,在太阳能资源丰富、荒地多且廉价、天然气价格低而又缺电的地区已具有一定竟争力。我国对这一热力发电技术的研究起步比较晚, 采用太阳能热力发电技术,避免了昂贵的硅晶光电转换工艺,可以大大降低太阳能发电的成本.同时,太阳能热发电具有不消耗常规能源、可连续发电、对环境无污染等诸多优点.太阳能是地面最广泛的能量形式,尽管其发电效率低,电厂的建造成本高,但是在世界能源供应日趋严峻的形势下,随着科学技术水平的提高,将会在未来发挥其独特的作用.[1-6]参考文献[1] 徐涛,刘晓红. 对烟囱式和塔式太阳能热力发电系统的分析[J]. 广州航海高等专科学校学报, 2009, 卷缺失(2): 24-27.[2] 廖葵,龙新峰. 塔式太阳能热力发电技术进展[J]. 广东电力, 2007, 卷缺失(4): 6-11.[3] 廖葵,龙新峰. 基于小型发电机的碟式太阳能热力发电技术研究进展[J]. 电力设备, 2008, 卷缺失(1): 35-38.[4] 王学军,严飞,张银龙,等. 槽式太阳能直接蒸汽发电技术研究现状[J]. 热能动力工程, 2016, 卷缺失(3): 9-15, 134-135.[5] 冒东奎. 太阳能热力发电技术进展[J]. 甘肃科学学报, 1996, 卷缺失(3): 54-60.[6] 阎秦. 太阳能辅助燃煤发电系统热力特性研究[D]. [出版地不详]: 华北电力大学（北京）, 2011.[7] 佚名. 太阳能利用技术及其应用_闫云飞[J]. 刊名缺失, 出版年缺失, 卷缺失(期缺失): 页码范围缺失.[7] 能源与环境（第二版）/周乃君主编.—2版.—长沙：中南大学出版社，2013.2[8] 煤炭气化工艺学/吴国光，张荣光主编.—2版.—徐州：中国矿业大学出版社，2015.10[9]闫云飞,张智恩,张力,代长林.太阳能利用技术及其应用[J].太阳能学报,2012,33(S1):47-56.