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太阳能光热发电特点及应用前景分析

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：孙侃

[导读] 摘要：太阳能主要就是利用太阳散发出来的能量，属于一种可再生能源，比如燃料、阳光、风等，利用一定的转换手段使得这些自然资源能够为人们生产和生活提供所需的能量。

        (登峰科技（江西）有限公司)
        摘要：太阳能主要就是利用太阳散发出来的能量，属于一种可再生能源，比如燃料、阳光、风等，利用一定的转换手段使得这些自然资源能够为人们生产和生活提供所需的能量。而太阳能光热发电的原理，则属于一种绿色能源的绿色利用方式，再加上太阳能资源本身较为丰富，可以取之不尽、用之不竭，所以不难看出，太阳能光热发电技术的发展非常有利于促进社会进一步发展。本次研究主要分析了太阳能光热发电技术、类型以及建设条件，并对未来应用发展做了展望。
        关键词：太阳能；光热发电；特点；应用前景
        从我国太阳能热发电技术情况看，目前还处于起步阶段，在技术研发方面还不够完全，同时在各个产业中的应用还非常不成熟，我国的各大发电集团以及一些地方能源公司，非常关注太阳能光热发电项目的开发，也非常注重技术方面的提升和储备，但目前我国政策方面还不够完善，所以导致多数项目难以有效落实并推进。而太阳能热发电是建立在太阳能基础之间的一种绿色应用方式，通过利用太阳能光热发电可减少对煤炭、石油、天然气等化石能源的依赖，从而更好的缓解我国能源紧张的情况。
        一、太阳能光热发电技术
        光热发电属于一种发电技术，主要是由光转化为热，而后再转化为功的过程。如果从原理上看，光热发电与传统的化石燃料电站有着相似之处，而光热发电与化石燃料电站最大的区别则是导入的能源不同。其中光热发电主要利用的是太阳能，而后在聚光器的作用下，将收集到的低密度的太阳能，经过聚集后形成高密度的能量，将这些能量经过传热装置进行转化[1]，最终形成热能，在热力循环做功下，最后转化为电能。从这一转化过程看，太阳能热发电其本质就是太阳能热利用方式之一。太阳能作为一种可再生能源，具有丰富的资源，在不需要运输的情况下，不需要花费任何成本，同时不会对环境造成任何污染。
        二、太阳能光热发电技术的类型和特点分析
        1、聚光光热发电，在目前的技术形式中可以说是最具商业化利用前景。由于聚光方式的不同，可以分为点聚焦、线聚焦。线聚焦系统包含了槽式光热发电，而点聚焦系统则主要包含了塔式光热发电、碟式（盘式）光热发电。
        2、光热发电系统在常规机组并网作用下，能够根据电网需求实现输出有功和无功，无论是在运行技术还是在管理经验方面，都呈现出非常成熟的一面，突显出了非常好的电网友好性。此外，经过传统电机实现并网，可以较好的解决谐波、三相电流不平衡问题，也可以解决直流分量问题[2]。
        3、在电网调度与经济运行方面，通常情况下，光热电站一般会配置大容量储热装置，或者采用与其他常规火电机组联合运行的方式，此种方式可以有效解决光伏发电过程中出现的间歇性、波动性，能够促使光热电站发电出力更加平稳可控，并且更容易接受电网调度，与常规机组性能非常接近，通过调峰调频能力作用下，在很大程度上可以缓解电网调峰调频压力。
        4、光热电站，主要是利用汽轮机、燃气轮机实现并网，可以根据电网需求，实现向其提供有功和无功功率。此外，电网调度在控制常规机组运行以及管理方面具有非常丰富的经验，可以更好的维护电网安全稳定运行。
        5、光热发电技术到的不断应用，促使光热发电呈现出规模化发展趋势，这不仅可以作为调峰电源使用，同时也可以为风、电一类的间歇性电源，满足其需求，在以后的不断发展中，技术将会不断优化和提升，所以，非常有可能大型光热电站实现承担电力系统基础负荷[3]。
        三、太阳能光热发电开发建设需要满足的条件
        对于太阳能光热发电开发建设，其主要影响因素涉及到了太阳法向直射辐射(DNI )、水资源、地形和土地等。

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        （一）太阳法向直射辐射强度
        从国外建设光热发电站的经验看，如果该地区太阳法向直射辐射值超过1800kWh/m2/y，比较适合建设光热发电站。
        （二）水资源
        在建设光热发电站过程中，如果槽式和塔式高于常规燃煤电站和联合循环天然气发电站，建议利用空冷技术，以此来合理控制用水量，大约为0.299立方米/MWh，在投资成本上会提升7%到9%左右，此时发电量可以减少大约5%。在发电运行成本的影响上，塔式要小于槽式热发电方式。可以采用水冷/空冷混合制冷方式，进而可以减少运行成本。例如，槽式热发电，运用此种方法后，可以降低水耗大约50%，并且发电量损失仅为1%左右[4]。
        （三）地形和土地
        在实际建设光热发电站时，要全面考虑到地形因素，平坦广阔的土地是建设光热发电站的首选位置，主要是因为如果在坡地建设光热发电站，会影响入射角，进而对电站效率造成影响，同时坡地会增加土地平整的成本。值得注意的是，不同的光热发电技术形式对地形的要求也存在不同，需要根据实际情况决定。根据国外相关经验，塔式电站允许地面坡度5%到7%以下，而槽式和线性菲涅尔式对地面坡度则要求在3%以下。而碟式由于单机规模较小，所以对坡度的要求会更低。
        四、太阳能光热发电未来发展前景
        首先，建造大容量太阳能热发电站，可以更好的降低太阳能热发电成本，所以，在未来社会发展中，太阳能光热发电技术将会被更好的应用。如果保证在同样技术条件下，当机组容量越大，在单位kW范围内，所需的投资成本以及年运行维护费用就会越低，这对提高经济效益具有重要作用，此外，机组自身运行效率、电站辅助设备、管道系统的效率都呈现出了非常高的水平，所以促使电站综合效率较为明显。尤其是塔式、槽式光热发电站，其发电成本会直接受到装机容量规模的影响[5]。
        其次，通过光热发电系统和常规火电厂联合运行的方式，不仅可以充分发挥出太阳能光热系统的作用，输送中低温和中低压的水蒸汽，同时还在发电系统综合效率方面非常突出，这在以后的发展中，非常有利于开发和利用光热发电技术。其中槽式光热发电系统在中高温应用时，其成本输出较低，所以，槽式光热发电系统与常规火电厂联合运行会在日后的发展中突显出来。此外，如果电站规模较大或配备大容量储热系统时，塔式光热发电系统与常规火电厂联合运行的方式，无论是在经济上，还是在技术性能上都较为突出。
        结语：
        总之，通过本文对太阳能光热发电特点及应用前景的分析，不难发现，太阳能光热发电作为一种可再生的能源发电技术，对缓解我国能源、节能减排、保护环境具有重要意义，为此，还需要不断研究，进一步促使光热发电技术的不断发展和应用。
        参考文献：
        [1]何志瞧,童家麟.太阳能光热发电现状及超临界CO_2光热发电技术应用前景[J].华电技术,2020,42(04):177-183.
        [2]何雅丽. 太阳能光热发电特点及应用前景技术分析《建筑科技与管理》组委会:北京恒盛博雅国际文化交流中心,2017:680-681.
        [3]边媛.浅谈太阳能热发电技术的应用[J].黑龙江教育(理论与实践),2016,56(Z1):104-105.
        [4]辛培裕. 太阳能发电技术的综合评价及应用前景研究[D].华北电力大学,2015,56(02):100-101.
        [5]陆宇,汤雪华,唐丽婵.太阳能光热发电控制技术研究[J].科技传播,2014,61(17):119-121.