塔式光热发电技术介绍研究报告新能源_研究报告-新能源.pdf

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1、塔式光热发电技术介绍 太阳能热发电是利用聚光太阳能集热器把太阳能辐射能聚集起来，加热丄质 推动原动机发电的一项太阳能利用技术。按太阳能采集方式不同，主要分为塔式、槽式、碟式、线性菲涅尔式四种。其中，塔式太阳能光热发电以其在规模化、光 电转化效率以及投资成本等多方面具有槽式、蝶式以及线性菲涅耳式等难以媲美 的综合优势，而具有更好的发展前景，口前各国都越来越关注塔式光热发电技术 的发展和研究。一、塔式光热发电技术介绍 1.基本原理 塔式系统主要山多台定日镜组成定日镜场，将太阳能反射集中到镜场中间高 塔顶部的高温接收器上，转换成热能后，传给工质升温，经过蓄热器，再输入热 力发动机，驱动发电机发电。塔

2、式光热发电系统山聚光子系统，集热子系统，发 电子系统，蓄热子系统，辅助能源子系统五个子系统组成。其中，聚光子系统与 集热子系统为其组成核心技术。2.塔式光热发电的优势 山于槽式聚光器的儿何聚光比低及集热温度不高，使得抛物槽式太阳能光热 发电系统中动力子系统的热转功效率偏低，通常在 35%左右。因此，单纯的抛 物槽式太阳能光热发电系统在进一步提高热效率、降低发电成本方面的难度较 大；线性菲涅尔式太阳能热发电系统效率不高：碟式太阳能热发电系统单机规模 受到限制，造价昂贵。与另外三种光热发电方式相比，塔式塔式太阳能热发电系 统可通过熔盐储热，且具有聚光比和工作温度高、热传递路程短、热损耗少、系 统综

3、合效率高等特点，可实现高精度、大容量、连续发电，是最为理想的发电方 式。二、太阳能光热发电发展现状 日前，全世界已建成十余个塔式太阳能光热发电试验示范电站。代表性的塔 式光热电站有美国的 Ivanpah 电站，西班牙的 PS10、PS20 以及 Gema Solar 电站、2016年 2 月刚投入运营的南非 Khi Solar One 塔式电站、新月沙丘电站。我国 光热发电技术研究起步相对较晚，U 前没有投入运营的商业电站，截止至 L1 前为 止，仅有儿个示范项 II。我国具有代表性的示范项为德令哈 50MW 项目的一期 10MW 项 u o 1.美国 I vanpah 太阳能热发电站 Iva

4、npah 发电站位于加利福尼亚的 Mojave 沙漠，占地面积为 14.2万平方千 米，项口总规划容量为 392MW,占全美太阳能发电总量的 30%。可满足 14 万户用 户用电需求，每年减少 40 万吨二氧化碳排放。最终因天气问题及初期设备运转 问题导致发电量达不到预期。2.西班牙 PS10&20 塔式电站 西班牙 PS10 和 PS20 塔式电站阿本戈开发，2007 年西班牙 11MW 的 PS10 电 站投入运行，标志着塔式光热发电技术进入商业化示范阶段：2009 年 4 月，PS20 并网发电，成为当时世界上最大规模的塔式电站。均已投运。其中，西班牙 PS10 塔式电站容量为 11MW

5、,西班牙 PS20 塔式电站的容量为 20MW,两者均配一小时蒸 汽储热，采用的定日镜的尺寸均为 120 平方米。3.西班牙 Gemasolar 太阳能热电站 西班牙 Gemasolar 塔式熔盐电站位于塞维利亚，ill Torresol Energy 开发，于 2011年 5 月竣工，同年 10 月投运，总投资 2.3 亿欧元，占地面积 195 公顷装 机容量 20MW,带 15 小时储热，可 24 小时发电，是全球首个可 24 小时持续发电 的太阳能电站。4.南非 Khi Solar One 塔式电站 南非 Khi Solar One 塔式电站是南非第一个实现商业化运行的大规模塔式光 热电

6、站，于 2016年 2 月 5 日并网投运。Khi Solar One 塔式电站控制系统为施 耐德电气的DCS 控制系统，空冷系统采用 SPX 公司空冷系统，共计安装了约 4530 套定日镜，采用Rioglass 南非工厂生产的超薄微弧平面反射镜单台定日镜，釆 光面积约120平方米，总采光面积约 576800 平方米。属于南非可再生能源独立 发电采购讣划 REIPPPP 讣划笫一阶段两大光热发电项 LI 之一，此塔式光热电站的 投运标志着 REIPPPP 讣划笫一阶段的光热发电项訂全部完成。5.新月沙丘电站 熔盐型塔式电站地点在美国内华达州，2016 年 2月正式并网发电，该电站 采用先进的塔

7、式熔盐技术，并搭配 10 小时的储热系统，实现 110MW 的满功率输 出，是的一项太阳能利用技术按太阳能采集方式不同主要分为塔式槽式碟式线性菲涅尔式四种其中塔式太阳能光热发电以其在规模化光电转化效率以及投资成本等多方面具有槽式蝶式以及线性菲涅耳式等难以媲美的综合优势而具有更好的山多台定日镜组成定日镜场将太阳能反射集中到镜场中间高塔顶部的高温接收器上转换成热能后传给工质温经过蓄热器再输入热力发动机驱动发电机发电塔式光热发电系统山聚光子系统集热子系统发电子系统蓄热子系统辅助能源子聚光比低及集热温度不高使得抛物槽式太阳能光热发电系统中动力子系统的热转功效率偏低通常在左右因此单纯的抛物槽式太阳能光热

8、发电系统在进一步提高热效率降低发电成本方面的难度较大线性菲涅尔式太阳能热发电系统效率全球装机规模最大的塔式熔盐光热电站。熔盐型塔式电站可以满足 75000 个家庭的用电需求，首次在白兆瓦级规模上成功验证塔式熔盐技术的可行性。6.中控德令哈 10MW 塔式熔盐项 LI 中控德令哈 50MW 塔式熔盐项 LI 一期 10MW 项|_|山中控太阳能技术有限公司投 资建设，定日镜单体面积 2 平方米，总共 29000 台，于 2011 年启动，是我国首 座大规模应用的太阳能热发电站。项 LI 釆用企业自主研发的技术及装备，定日镜 聚光精度均值小于 2mrad,可抗八级大风与零下 30 度低温环境，对我

9、国塔式太 阳能热发电聚光集热技术、发电技术、系统集成、工程及国产化装备制造能力等 方面起到了重要的示范作用。三、塔式光热发电技术发展前景 太阳能光热发电方式具有与现有电网匹配性好、光电转化率高、可连续稳定 和调峰发电的能力、发电设备生产过程绿色环保等其他发电方式不可比拟的优 势，因此成为近年来新能源领域开发应用的热点，各国都出台了相应的经济扶持 和激励政策，全球总装机规模持续上升，呈现出一种蓬勃发展的景象。太阳能光 热发电技术在未来的研发和应用中，将朝着“高参数、大容量、连续发电”这三 个技术方面发展。塔式太阳能热发电可以采用熔岩储热，可以实现随时取用的功 能，并且随着电站规模的扩大，成本能够

10、进一步降低，是大型太阳能发电中前景 最好的发电形式。总得来说太阳能热发电技术将会向着低成本、大规模的塔式光 热发电方向快速发展，将在人类未来的能源结构中占有举足轻重的地位。的一项太阳能利用技术按太阳能采集方式不同主要分为塔式槽式碟式线性菲涅尔式四种其中塔式太阳能光热发电以其在规模化光电转化效率以及投资成本等多方面具有槽式蝶式以及线性菲涅耳式等难以媲美的综合优势而具有更好的山多台定日镜组成定日镜场将太阳能反射集中到镜场中间高塔顶部的高温接收器上转换成热能后传给工质温经过蓄热器再输入热力发动机驱动发电机发电塔式光热发电系统山聚光子系统集热子系统发电子系统蓄热子系统辅助能源子聚光比低及集热温度不高使得抛物槽式太阳能光热发电系统中动力子系统的热转功效率偏低通常在左右因此单纯的抛物槽式太阳能光热发电系统在进一步提高热效率降低发电成本方面的难度较大线性菲涅尔式太阳能热发电系统效率