屋頂光伏發(fā)電發(fā)電技術(shù)介紹

太陽(yáng)能熱發(fā)電是利用集熱器將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并通過(guò)熱力循環(huán)過(guò)程進(jìn)行發(fā)電,是太陽(yáng)能熱利用的重要方面.80年代以來(lái)美、歐、澳等國(guó)相繼建立起不同型式的示范裝置,促進(jìn)了熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展.世界現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)大致有三類:槽式線聚焦系統(tǒng)、塔式系統(tǒng)和碟式系統(tǒng).

　　1)槽式線聚焦系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽(yáng)光聚焦到管狀的接收器上,并將管內(nèi)傳熱工質(zhì)加熱,在換熱器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽,推動(dòng)常規(guī)汽輪機(jī)發(fā)電.Luz公司1980年開(kāi)始開(kāi)發(fā)此類熱發(fā)電系統(tǒng),5年后實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化.1985年起先后在美國(guó)加州的Mojave沙漠上建成9個(gè)發(fā)電裝置,總?cè)萘?54MW,年發(fā)電總量10.8億kWh.9個(gè)電站都與南加州愛(ài)堤生電力公司聯(lián)網(wǎng).隨著技術(shù)不斷發(fā)展,系統(tǒng)效率由起初的11.5%提高到13.6%.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12美分/kWh.

　　2)塔式系統(tǒng)

　　塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本型式是利用一組獨(dú)立跟蹤太陽(yáng)的定日鏡,將陽(yáng)光聚焦到一個(gè)固定在塔頂部的接收器上,用以產(chǎn)生高溫.

　　80年代初,美國(guó)在南加州建成第一座塔式太陽(yáng)發(fā)電系統(tǒng)裝置-SolarOne.起初,太陽(yáng)塔采用水-蒸汽系統(tǒng),發(fā)電功率為10MW.1992年,SolarOne經(jīng)過(guò)改裝,用于示范熔鹽接收器和儲(chǔ)熱系統(tǒng).由于增加了儲(chǔ)熱系統(tǒng),使太陽(yáng)塔輸送電能的負(fù)載因子可高達(dá)65%.熔鹽在接收器內(nèi)由288℃加熱到565℃,然后用于發(fā)電.第二座太陽(yáng)塔SolarTwo于1996年開(kāi)始發(fā)電,計(jì)劃試運(yùn)行三年,然后進(jìn)行評(píng)估.SolarTwo發(fā)電的實(shí)踐不僅證明熔鹽技術(shù)的正確性,而且將進(jìn)一步加速30-200MW范圍的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的商業(yè)化.

　　以色列Weizmanm科學(xué)研究所最近正在對(duì)塔式系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn).利用一組獨(dú)立跟蹤太陽(yáng)的定日鏡,將陽(yáng)光反射到固定在塔的頂部的初級(jí)反射鏡——拋物鏡上,然后由初級(jí)反射鏡將陽(yáng)光向下反射到位于它下面的次級(jí)反射鏡——復(fù)合拋物聚光器(CPC),最后由CPC將陽(yáng)光聚焦在其底部的接收器上.通過(guò)接收器的氣體被加熱到1200℃,推動(dòng)一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組,500℃左右的排氣再用于推動(dòng)另一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組,從而使系統(tǒng)的總發(fā)電效率可達(dá)到25-28%.由于次級(jí)反射鏡接收到很強(qiáng)的反射輻射能,因而CPC必須進(jìn)行水冷.整個(gè)實(shí)驗(yàn)仍處于安裝、調(diào)試階段.

　　3)碟式系統(tǒng)

　　拋物面反射鏡/斯特林系統(tǒng)是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成,接收器在拋物面的焦點(diǎn)上,接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到750℃左右,驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電.

　　美國(guó)熱發(fā)電計(jì)劃與Cummi公司合作,1991年開(kāi)始開(kāi)發(fā)商用的7kW碟式/斯特林發(fā)電系統(tǒng),5年投入經(jīng)費(fèi)1800萬(wàn)美元.1996年Cummi向電力部門和工業(yè)用戶交付7臺(tái)碟式發(fā)電系統(tǒng),計(jì)劃1997年生產(chǎn)25臺(tái)以上.Cummi預(yù)計(jì)10年后年生產(chǎn)超過(guò)1000臺(tái).該種系統(tǒng)適用于邊遠(yuǎn)地區(qū)獨(dú)立電站.

　　美國(guó)熱發(fā)電計(jì)劃還同時(shí)開(kāi)發(fā)25kW的碟式發(fā)電系統(tǒng).25kW是經(jīng)濟(jì)規(guī)模,因此成本更加低廉,而且適用于更大規(guī)模的離網(wǎng)和并網(wǎng)應(yīng)用.1996年在電力部門進(jìn)行實(shí)驗(yàn),1997年開(kāi)始運(yùn)行.

　　由于碟式/斯特林系統(tǒng)光學(xué)效率高,啟動(dòng)損失小,效率高達(dá)29%,在三類系統(tǒng)中位居首位.

　　4)三種系統(tǒng)性能比較

　　三種系統(tǒng)目前只有槽式線聚焦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化,其他兩種處在示范階段,有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的可能和前景.三種系統(tǒng)均可用單獨(dú)使用太陽(yáng)能運(yùn)行,也可安裝成燃料混合系統(tǒng),其性能比較如表3-5所示.

　　我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)工作早在70年代末就開(kāi)始了,但由于工藝、材料、部件及相關(guān)技術(shù)未得到根本性的解決,加上經(jīng)費(fèi)不足,熱發(fā)電項(xiàng)目先后停止和下馬.國(guó)家“八五”計(jì)劃安排了小型部件和材料的攻關(guān)項(xiàng)目,帶有技術(shù)儲(chǔ)備性質(zhì),目前還沒(méi)有試驗(yàn)樣機(jī),與國(guó)外差距很大.