分布式太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)例

實(shí)驗(yàn)電站

亞洲首座太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站——?dú)v經(jīng)6年科研攻關(guān)和施工建設(shè)，我國(guó)首個(gè)、亞洲最大的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電電站——八達(dá)嶺太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站在延慶建成，并于2012年8月成功發(fā)電。這也使我國(guó)成為繼美國(guó)、西班牙、以色列之后，世界上第四個(gè)掌握太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的國(guó)家。

作為國(guó)家“863”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目，整個(gè)項(xiàng)目研發(fā)從2006年年底啟動(dòng)，實(shí)驗(yàn)電站部分于2009年7月破土動(dòng)工。由于國(guó)內(nèi)沒有先例，項(xiàng)目開始時(shí)沒有技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)規(guī)范，光是定日鏡的設(shè)計(jì)，就經(jīng)歷了四代研究才最后定型。

該實(shí)驗(yàn)電站位于八達(dá)嶺鎮(zhèn)大浮坨村，熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)基地占地208畝，基地內(nèi)包括一個(gè)高119米的集熱塔和100面共1萬(wàn)平方米的定日鏡。此次集熱塔正式竣工后，原來被放置在鋼塔上的吸熱器被成功安裝到集熱塔塔頂，正式投入使用。

2013年6月，該電站發(fā)電可并入國(guó)家電網(wǎng)。下半年，電站還將開始建設(shè)1兆瓦槽式熱發(fā)電系統(tǒng)，投入使用后，發(fā)電量將進(jìn)一步增加。 2100433B

當(dāng)前正在發(fā)展的技術(shù)方向?yàn)橹苯诱羝―SG）技術(shù)。典型的PTC發(fā)電廠動(dòng)力范圍30-150MW，工作溫度約為400°C。

早在1973年石油危機(jī)的前幾百年就開始了利用太陽(yáng)光開發(fā)可再生能源的研究工作了，石油危機(jī)的爆發(fā)觸發(fā)了可再生能源的近代發(fā)展。最早的試驗(yàn)是19世紀(jì)60年代，Auguste Mouchout的以太陽(yáng)能為動(dòng)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(qū)動(dòng)汽車。19世紀(jì)80年代，美國(guó)人John Ericsson采用槽式拋物面太陽(yáng)能集熱裝置驅(qū)動(dòng)了一臺(tái)熱風(fēng)機(jī)。接著在20世紀(jì)初，AubreyEneas的第一輛商業(yè)化的太陽(yáng)能汽車出現(xiàn)了。1907年，德國(guó)阿倫的Wilhelm Meier 博士和斯圖加特的Adolf Remshardt，申報(bào)了一項(xiàng)用槽式拋物面太陽(yáng)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(yáng)輻射，直接產(chǎn)生蒸汽來發(fā)電。1912年Shumann和Boys在這個(gè)專利的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一臺(tái)用槽式拋物面太陽(yáng)能集熱裝置生產(chǎn)蒸汽驅(qū)動(dòng)45kW的蒸汽馬達(dá)泵，集熱裝置長(zhǎng)62m，光線總通徑寬度4m，總通徑面積1200 m。1916年德國(guó)議會(huì)還批準(zhǔn)撥款20萬(wàn)馬克，在西南非洲領(lǐng)地進(jìn)行槽式拋物面太陽(yáng)能集熱裝置示范試驗(yàn)，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(xiàng)計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)。

1977年發(fā)生石油危機(jī)以后，對(duì)槽式拋物面太陽(yáng)能集熱裝置的興趣被重新激起。在這期間，美國(guó)能源部（DOE）和聯(lián)邦德國(guó)研究和技術(shù)部都在資助裝有槽式拋物面太陽(yáng)能集熱器的加熱裝置和水泵系統(tǒng)的發(fā)展。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEM)的9個(gè)成員國(guó)共同參與了一項(xiàng)總功率為500kW示范試驗(yàn)，該示范試驗(yàn)項(xiàng)目于1981年投入運(yùn)營(yíng)；Acurex公司的10000m系統(tǒng)也于1977年至1982 年在美國(guó)的一臺(tái)示范裝置上裝機(jī)使用。

1991年加利福尼亞的槽式拋物面太陽(yáng)能熱利用發(fā)電站的運(yùn)營(yíng)成功，促進(jìn)了南歐和其他擁有豐富太陽(yáng)輻射的發(fā)展中國(guó)家太陽(yáng)能熱利用計(jì)劃的開展。1998年以來，由歐盟支持的DISS (Direct Solar Steam)計(jì)劃和Euro Trough 計(jì)劃，以及西班牙和摩洛哥研究計(jì)劃，啟動(dòng)了歐洲槽式拋物面太陽(yáng)能技術(shù)的發(fā)展。2000年德國(guó)聯(lián)邦議會(huì)決定，為太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)施一項(xiàng)3年投資計(jì)劃，計(jì)劃資金的三分之二用于槽式拋物面太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目。

隨著制造工藝的不斷改進(jìn)，建造費(fèi)用由5976美元/KW降低到3011美元/kW，發(fā)電成本由26.3美分/KWh降低到了12美分/kWh。當(dāng)發(fā)電成本降到8美分/KWh時(shí)，太陽(yáng)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(chǔ)設(shè)備的加入，可使槽式發(fā)電的效率比最初提高7%，可使一個(gè)80MW的發(fā)電站的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到13.8%。熱能存儲(chǔ)設(shè)備可以存儲(chǔ)剩余的熱量，保證發(fā)電的平穩(wěn)，同時(shí)它也為獨(dú)立的太陽(yáng)能發(fā)電提供了保障。

分布式太陽(yáng)能熱發(fā)電又叫槽式發(fā)電，是最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的太陽(yáng)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(yáng)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(shí)在熱轉(zhuǎn)換設(shè)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(jī)內(nèi)進(jìn)行發(fā)電。槽式拋物面太陽(yáng)能發(fā)電站的功率為10~1000 MW，是所有太陽(yáng)能熱發(fā)電站中功率最大的。通常接收太陽(yáng)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(jī)。當(dāng)太陽(yáng)光不穩(wěn)定的時(shí)候，化石燃料發(fā)電機(jī)補(bǔ)充發(fā)電，來保證發(fā)電的穩(wěn)定性和實(shí)用性。一些國(guó)家已經(jīng)建立起示范裝置，對(duì)槽式發(fā)電技術(shù)進(jìn)行深入的研究。

人類利用太陽(yáng)能雖然已有3000多年的歷史，但把太陽(yáng)能作為一種能源和動(dòng)力加以利用，卻只有不到400年的歷史。自17世紀(jì)初以來可以按照太陽(yáng)能利用發(fā)展和應(yīng)用的狀況，把現(xiàn)代世界太陽(yáng)能利用的發(fā)展過程大致劃分為8個(gè)階段。

近代太陽(yáng)能利用的歷史，一般從1615年法國(guó)工程師所羅門，德·考克斯發(fā)明世界上第一臺(tái)利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的抽水泵算起；1901～1920年這一階段世界太陽(yáng)能研究的重點(diǎn)，仍然是太陽(yáng)能動(dòng)力裝置。但采用的聚光方式多樣化，并開始采用平板式集熱器和低沸點(diǎn)工質(zhì)；1921～1945年由于化石燃料的大量開采應(yīng)用及爆發(fā)了第二次世界大戰(zhàn)的影響，此階段太陽(yáng)能利用的研究開發(fā)處于低潮，參加研究工作的人數(shù)和研究項(xiàng)目及研究資金大為減少；1946～1965年這一階段，太陽(yáng)能利用的研究開始復(fù)蘇，加強(qiáng)了太陽(yáng)能基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)材料的研究，在太陽(yáng)能利用的各個(gè)方面都有較大進(jìn)展；1966～1973年此階段由于太陽(yáng)能利用技術(shù)還不成熟，尚處于成長(zhǎng)階段，世界太陽(yáng)能利用工作停滯不前，發(fā)展緩慢；1973～1980年這一時(shí)期爆發(fā)的中東戰(zhàn)爭(zhēng)引發(fā)了西方國(guó)家的“石油危機(jī)”，使得越來越多的國(guó)家和有識(shí)之士意識(shí)到，現(xiàn)時(shí)的能源結(jié)構(gòu)必須改變，應(yīng)加速向新的能源結(jié)構(gòu)過渡，客觀上使這一階段成了太陽(yáng)能利用前所未有的大發(fā)展時(shí)期；1981～1991年由于世界石油價(jià)格大幅度回落，而太陽(yáng)能產(chǎn)品價(jià)格居高不下，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，太陽(yáng)能利用技術(shù)無重大突破；1992年至今為第八階段，1992年6月聯(lián)合國(guó)“世界環(huán)境與發(fā)展大會(huì)”在巴西召開之后，世界各國(guó)加強(qiáng)了對(duì)清潔能源技術(shù)的研究開發(fā)，使太陽(yáng)能的開發(fā)利用工作走出低谷，得到越來越多國(guó)家的重視和加強(qiáng)。