介绍了实现太阳能热发电的四种技术路线:太阳能槽式热发电、太阳能塔式热发电、太阳能碟式热发电和太阳能线性菲涅尔式热发电,并对其进行了对比。

2   槽式太阳能热发电系统

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,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,被加热至350～390℃,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。槽式太阳能热发电系统的工作原理参见图3。图3中的太阳能集热场为槽式太阳能集热场结构。

图3  槽式太阳能光热发电系统集热场

目前槽式热发电系统的功率可达10～1000MW,是目前所有太阳能热发电站中功率最大,也是目前最具商业化运用条件的太阳能发电模式。据统计,截至2012年3月,全球共有1.9GW的太阳能热电站装机容量,其中约1.8GW为槽式太阳能热电站。图4为西班牙50MW槽式太阳能热发电站鸟瞰图,图的右上方为太阳能收集场,图中的两个红色罐子是熔盐储能罐。

图4  西班牙50MW槽式太阳能热发电站鸟瞰图

要提高槽式太阳能热发电系统的效率与正常运行,涉及到两个方面的控制问题:一个是自动跟踪装置,要求槽式聚光器时刻对准太阳,以保证从源头上最大限度地吸收太阳能,据统计跟踪比非跟踪所获得的能量要高出37.7%;另外一个是要控制传热液体回路的温度与压力,满足汽轮机的要求实现系统的正常发电。针对这两个控制问题,国内外学者都展开了研究,取得了一定的研究进展。

目前,国外主要的槽式太阳能热发电站见表1。表2为国内外计划建造的槽式太阳能热发电站。

3   菲涅尔式太阳能热发电系统

菲涅尔式太阳能热发电技术可以称之为是槽式技术的特例。其基本原理与槽式技术类似,与槽式的不同之处在于其使用平面反射镜,同时其集热管是固定式的。众多平放的单轴转动的反射镜组成的矩形镜场自动跟踪太阳,将太阳光反射聚集到平行于镜场高处的线性聚光器内,镀膜钢管吸收太阳光将光能转化为热能,从而加热钢管内流动的工质,直接或间接产生高温高压蒸汽,推动汽轮发电机发电。该系统由于聚光倍数只有数十倍,因此加热的水蒸气质量不高,使整个系统的年发电效率仅能达到10%左右;但由于系统结构简单、直接使用导热介质产生蒸汽等特点,其建设和维护成本相对于槽式系统要低一些。菲涅尔式太阳能热发电系统的原理如图5所示。

从图5可以看出,菲涅尔式太阳能热发电系统的太阳能集热场是菲涅尔反光镜系统,图中未给出储热、储能、锅炉等部分,菲涅尔式太阳能集热场与槽式太阳能集热场均为线聚焦方式,两个系统的工作原理是基本相同的。

图5  菲涅尔式太阳能热发电系统的原理图

目前,世界上在运行的最大的菲涅尔式光热发电站是30MW的Puerto Errado2太阳能热发电站,其运行情况良好。图6为Puerto Errado2太阳能热发电站的聚光镜场的实景。

图6  Puerto Errado2太阳能热发电站的聚光镜场的实景

根据发展状况来看,槽式热发电技术看起来已经到达了发展的瓶颈期,成本下降空间已经很小。而菲涅尔式技术明显还有较大的成本下降空间。表3给出了世界上几个主要的菲涅尔太阳能热电站。（御风）