槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

槽式發(fā)電是最早實現(xiàn)商業(yè)化的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。右圖為一個槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。它采用大面積的槽式拋物面反射鏡將太陽光聚焦反射到線形接收器（集熱管）上，通過管內(nèi)熱載體將水加熱成蒸汽，同時在熱轉換設備中產(chǎn)生高壓、過熱蒸汽，然后送入常規(guī)的蒸氣渦輪發(fā)電機內(nèi)進行發(fā)電。槽式拋物面太陽能發(fā)電站的功率為10~1000 MW，是目前所有太陽能熱發(fā)電站中功率最大的。通常接收太陽光的采光板采用模塊化布局，許多采光板通過串并聯(lián)的方式，均勻的分布在南北軸線方向。為了保證發(fā)電的穩(wěn)定性，通常在發(fā)電系統(tǒng)中加入化石燃料發(fā)電機。當太陽光不穩(wěn)定的時候，化石燃料發(fā)電機補充發(fā)電，來保證發(fā)電的穩(wěn)定性和實用性。一些國家已經(jīng)建立起示范裝置，對槽式發(fā)電技術進行深入的研究。西班牙50MW槽式熱發(fā)電站早在1973年石油危機的前幾百年就開始了利用太陽光開發(fā)可再生能源的研究工作了，石油危機的爆發(fā)觸發(fā)了可再生能源的近代發(fā)展。最早的試驗是19世紀60年代，Auguste Mouchout的以太陽能為動力的第一輛汽車，在一玻璃封閉的鐵釜內(nèi)生產(chǎn)蒸汽來驅動汽車。19世紀80年代，美國人John Ericsson采用槽式拋物面太陽能集熱裝置驅動了一臺熱風機。接著在20世紀初，AubreyEneas的第一輛商業(yè)化的太陽能汽車出現(xiàn)了。1907年，德國阿倫的Wilhelm Meier博士和斯圖加特的Adolf Remshardt，申報了一項用槽式拋物面太陽能集熱裝置生產(chǎn)蒸汽的專利，他們采用拋物槽式接受器吸收太陽輻射，直接產(chǎn)生蒸汽來發(fā)電。1912年Shumann和Boys在這個專利的基礎上設計了一臺用槽式拋物面太陽能集熱裝置生產(chǎn)蒸汽驅動45kW的蒸汽馬達泵，集熱裝置長62m，光線總通徑寬度4m，總通徑面積1200 m.1916年德國議會還批準撥款20萬馬克，在西南非洲領地進行槽式拋物面太陽能集熱裝置示范試驗，遺憾的是由于第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)和近東地區(qū)石油的發(fā)現(xiàn)，阻礙了這項計劃的實現(xiàn)。

1977年發(fā)生石油危機以后，對槽式拋物面太陽能集熱裝置的興趣被重新激起。在這期間，美國能源部（DOE）和聯(lián)邦德國研究和技術部都在資助裝有槽式拋物面太陽能集熱器的加熱裝置和水泵系統(tǒng)的發(fā)展。國際能源機構（IEM）的9個成員國共同參與了一項總功率為500kW示范試驗，該示范試驗項目于1981年投入運營；Acurex公司的10000m系統(tǒng)也于1977年至1982年在美國的一臺示范裝置上裝機使用。

1991年加利福尼亞的槽式拋物面太陽能熱利用發(fā)電站的運營成功，促進了南歐和其他擁有豐富太陽輻射的發(fā)展中國家太陽能熱利用計劃的開展。1998年以來，由歐盟支持的DISS（Direct Solar Steam）計劃和Euro Trough計劃，以及西班牙和摩洛哥研究計劃，啟動了歐洲槽式拋物面太陽能技術的發(fā)展。2000年德國聯(lián)邦議會決定，為太陽能發(fā)電實施一項3年投資計劃，計劃資金的三分之二用于槽式拋物面太陽能熱發(fā)電項目。

隨著制造工藝的不斷改進，建造費用由5976美元/KW降低到3011美元/kW，發(fā)電成本由26.3美分/KWh降低到世界槽式太陽能熱發(fā)電站列表了12美分/kWh.當發(fā)電成本降到8美分/KWh時，太陽能熱發(fā)電可與常規(guī)礦物能源發(fā)電相媲美。隨著熱能存儲設備的加入，可使槽式發(fā)電的效率比最初提高7%，可使一個80MW的發(fā)電站的光電轉換效率達到13.8%.熱能存儲設備可以存儲剩余的熱量，保證發(fā)電的平穩(wěn)，同時它也為獨立的太陽能發(fā)電提供了保障。

當前正在發(fā)展的技術方向為直接蒸汽（DSG）技術。典型的PTC發(fā)電廠動力范圍30-150MW，工作溫度約為400°C.如圖所示為2013年世界上太陽能槽式發(fā)電站列表。