第二章能源發(fā)電技術(shù)

1、自動化工程系自動化工程系太陽能光伏發(fā)電技術(shù)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)新能源發(fā)電技術(shù)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)太陽能光伏發(fā)電技術(shù)12太陽能熱發(fā)電技術(shù)太陽能熱發(fā)電技術(shù)核能發(fā)電技術(shù)核能發(fā)電技術(shù)4風(fēng)力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)3潔凈煤發(fā)電技術(shù)潔凈煤發(fā)電技術(shù)56生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)8地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)7燃料電池發(fā)電技術(shù)燃料電池發(fā)電技術(shù)9海洋能發(fā)電技術(shù)海洋能發(fā)電技術(shù)緒緒 論論n第一節(jié)第一節(jié) 太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)簡介太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)簡介太太陽陽能能熱熱發(fā)發(fā)電電技技術(shù)術(shù) 該發(fā)電裝置無活動部件。發(fā)電該發(fā)電裝置無活動部件。發(fā)電 量小，處于原理性試驗階段。量小，處于原理性試驗階段。太陽熱能太陽熱能直接發(fā)電

2、直接發(fā)電熱能轉(zhuǎn)化為機械能再轉(zhuǎn)為電能。本章重點講述此類型。 太陽熱動力太陽熱動力發(fā)電發(fā)電v 一、概念：一、概念：太陽能熱發(fā)電是利用集熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)換太陽能熱發(fā)電是利用集熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并通過熱力循環(huán)過程進行發(fā)電，是太陽能熱利用的成熱能并通過熱力循環(huán)過程進行發(fā)電，是太陽能熱利用的重要方面。重要方面。一、一、 太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)簡介太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)簡介二、太陽能熱發(fā)電類型二、太陽能熱發(fā)電類型v分散型發(fā)電系統(tǒng)是將拋物面聚光器配置成很多組，然后把這些集熱器串聯(lián)和并聯(lián)起來，以滿足所需的供熱溫度。v集中型發(fā)電系統(tǒng)也稱為塔式接受器系統(tǒng)，它由平面鏡、跟蹤機構(gòu)、支架等組成定日鏡陣列，這些定日鏡始終對準(zhǔn)

3、太陽，把入射光反射到位于場地中心附近的高塔頂端的接受器上。 第二節(jié)、第二節(jié)、 太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)組成太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)組成v典型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)由以下4部分組成： 聚光集熱子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)、輔助能源子系統(tǒng)和汽輪發(fā)電子系統(tǒng)。(1)聚光集熱子系統(tǒng) 聚光集熱子系統(tǒng)包括聚光器、接收器和跟蹤裝置。v聚光器：聚光器用于收集陽光并將其聚集到一個有限尺寸面上，以提高單位面積上的太陽輻照度，從而提高被加熱工質(zhì)的工作溫度。v最常用的聚光方式有兩種，即平面反射鏡和曲面反射鏡。v接收器是通過接收經(jīng)過聚焦的陽光，將太陽輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并傳遞給工質(zhì)的部件。在這里，工質(zhì)被太陽輻射能加熱，變成過熱蒸汽，再經(jīng)管道送往汽輪機。v

4、跟蹤裝置：為了使一天中所有時到的太陽輻射都能通過反射鏡面反射到固定不動的接收器上，反射鏡必須設(shè)置跟蹤機構(gòu)。v太陽聚光器的跟蹤方式有兩種，即單軸跟蹤和雙軸跟蹤。v從實現(xiàn)跟蹤的方式上講，有程序控制方式和傳感器控制方式兩種。（2）蓄熱子系統(tǒng)v蓄熱系統(tǒng)在集熱器和汽輪發(fā)電機組之間提供一個緩沖環(huán)節(jié)（蓄熱和放熱作用），保證機組穩(wěn)定運行。v因為太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)在早晚和白天云逛間歇的時間內(nèi)，都必須依靠儲存的太陽能來維持正常運行。至于夜間和陰雨天，一般考慮采用常規(guī)燃料作輔助能源。v目前、可采用的蓄熱方式有3種：顯熱蓄熱、潛熱蓄熱和化學(xué)儲能。對不同的蓄熱方式，應(yīng)選用相應(yīng)不同的蓄熱材料。（3）輔助能源子系統(tǒng)v太陽能熱

5、發(fā)電系統(tǒng)除要配置蓄熱子系統(tǒng)外，還需配置輔助能源子系統(tǒng)以維持電站能夠一直持續(xù)運行。v太陽能系統(tǒng)要求的蓄熱子系統(tǒng)容量太大，以致投資巨大。v所以在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中采用常規(guī)燃料作輔助能源，是個極為可取的方案。(4)汽輪發(fā)電子系統(tǒng)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)用的動力發(fā)電裝置，可選用的有以下幾種：v現(xiàn)代汽輪機；v燃?xì)廨啓C；v低沸點工質(zhì)汽輪機；斯特林發(fā)動機。一、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成一、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成（也稱集中型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)）（也稱集中型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)）整個系統(tǒng)由整個系統(tǒng)由4部分構(gòu)成：部分構(gòu)成：v聚光裝置：聚光裝置：v集熱裝置：集熱裝置：v蓄熱裝置：蓄熱裝置：v汽輪發(fā)電裝置：汽輪發(fā)電裝置：第三節(jié)、第

6、三節(jié)、 太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本類型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本類型二、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成二、槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成v 槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)(SEGS)簡稱槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，也稱分散型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。v 整個系統(tǒng)由4部分組成；v聚光集熱裝置：v輔助能源裝置：v蓄熱裝置：汽輪發(fā)電裝置：資料：拋物面槽式太陽能發(fā)電站資料：拋物面槽式太陽能發(fā)電站v20世紀(jì)世紀(jì)80年代中期，以美國年代中期，以美國LUZ公司為代表，研公司為代表，研制出了拋物柱面集熱式太陽能發(fā)電，如下圖所示制出了拋物柱面集熱式太陽能發(fā)電，如下圖所示， 這種集熱方式是橫向線性，被加熱工質(zhì)沿聚焦這種集熱方式是橫向線性，被加熱

7、工質(zhì)沿聚焦線線 流動，比塔式的定日聚焦簡便，不要建高塔，流動，比塔式的定日聚焦簡便，不要建高塔，可可 以平面布置。以平面布置。v 其經(jīng)濟性可以與普通熱電競爭，如美國加利福尼其經(jīng)濟性可以與普通熱電競爭，如美國加利福尼 亞新投入的亞新投入的2臺臺8 104KW的太陽能發(fā)電機組，單的太陽能發(fā)電機組，單 機年發(fā)電量已達(dá)機年發(fā)電量已達(dá)25MWh，發(fā)電成本每度約為，發(fā)電成本每度約為8美美分，分， 因此已具有商業(yè)開發(fā)意義。若考慮社會效益因此已具有商業(yè)開發(fā)意義。若考慮社會效益，這，這 種發(fā)電方式將優(yōu)于消耗石化能源的電力生產(chǎn)種發(fā)電方式將優(yōu)于消耗石化能源的電力生產(chǎn)。圖片：拋物面槽式太陽能集熱器圖片：拋物面槽式太陽

8、能集熱器三、碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成三、碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成（也稱集中型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)）（也稱集中型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)）整個系統(tǒng)由整個系統(tǒng)由3部分構(gòu)成：部分構(gòu)成：v旋轉(zhuǎn)拋物面發(fā)射鏡：旋轉(zhuǎn)拋物面發(fā)射鏡：v接收器：接收器：v跟蹤裝置：跟蹤裝置：世界上已建成的幾座具有代表性的太陽能熱發(fā)電電站概況世界上已建成的幾座具有代表性的太陽能熱發(fā)電電站概況名稱名稱美國美國以色列以色列、美國、美國聯(lián)合的聯(lián)合的LUZ公公司司法國法國國際能源國際能源署（法、署（法、意、德）意、德）西班牙西班牙歐共體（歐共體（10國）國）日本日本標(biāo)名標(biāo)名SOLARONESEGS THEMISEURELIOSCESA-SSPS-CR

9、SSSPS-DCS電站型式電站型式塔式塔式槽式槽式塔式塔式塔式塔式塔式塔式塔式塔式槽式槽式槽式槽式塔式塔式額定功率（額定功率（MW）10802.5110.50.511集熱工質(zhì)集熱工質(zhì)水水聯(lián)油醚聯(lián)油醚混合鹽混合鹽水水水水鈉鈉油油水水水水汽輪機蒸汽入汽輪機蒸汽入口參數(shù)口參數(shù)510104bar371100bar43041.5bar51066.9bar520101bar500105bar28525.3bar34614.2bar187.112.2bar投資比投資比（美元（美元/kW）1400026509450250001790034000254002200022000三種發(fā)電方式性能對比工質(zhì)溫度工質(zhì)溫度

10、（度）（度）聚光聚光比比峰值峰值效率效率規(guī)模規(guī)模技術(shù)特點技術(shù)特點槽式發(fā)電槽式發(fā)電390/79410100202830320MW1、跟蹤簡單、跟蹤簡單2、能量收集代價低、能量收集代價低3、已進入商用階段、已進入商用階段塔式發(fā)電塔式發(fā)電565/1049300150025281020MW1、跟蹤復(fù)雜、跟蹤復(fù)雜2、能量收集代價高、能量收集代價高3、已進入中試階段、已進入中試階段碟式發(fā)電碟式發(fā)電750/138250029.4525KW1、跟蹤復(fù)雜、跟蹤復(fù)雜2、能量收集代價高、能量收集代價高3、處于試驗階段、處于試驗階段v短期發(fā)展：槽式發(fā)電已經(jīng)擁有共短期發(fā)展：槽式發(fā)電已經(jīng)擁有共354MW的商的商業(yè)化項目在美國加州運行，是一種成熟技術(shù)業(yè)化項目在美國加州運行，是一種成熟技術(shù)，技術(shù)、資金風(fēng)險較低；，技術(shù)、資金風(fēng)險較低；v長期發(fā)展：槽式發(fā)電由于目前不完善的儲熱長期發(fā)展：槽式發(fā)電由于目前不完善的儲熱技術(shù)，因