常江
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【摘要】：目前，全球更多的电力需求依赖于不可再生的、有限的化石能源，如煤炭、石油。随着不可再生性能源的消耗，未来我们必将严重面临能源短缺、环境污染和全球气候变暖等问题。如今该类问题慢慢显现，环境污染使我们身体健康受损，严峻的形势已经迫使我们必须采取更有效的改善方案，寻求新能源，改善大气环境已经刻不容缓。因此，加速发展新型能源，满足能源可持续发展的需求，可减少对环境的污染。
【关键词】：太阳能；光热电站；发展展望
引言
太阳能作为一种清洁的可再生能源，是未来社会的理想能源之一，在未来的能源战略中占有重要的地位。目前太阳能发电技术主要有2类:太阳能光伏发电技术和太阳能光热发电技术。近年来，太阳能光伏发电技术日趋成熟，达到了商业使用所要求的能级。其优点是设备简单易行，但也有着电能难以储存，太阳光不稳定对电网产生冲击的缺点，这必将使得单一的光伏发电在不久的将来遭遇发展瓶颈。太阳能光热发电凭借其可储热、可调峰、可连续发电的优点，逐渐成为可再生能源领域研发和投资的热点。
1.太阳能光热发电的方式
根据能量转换关键环节中太阳能聚光集热过程的本质特征分为聚光与非聚光2类太阳能热发电系统。非聚光型太阳能热发电系统主要包括：太阳能热气流发电系统和太阳能热池发电系统。聚光型发电技术主要有4种：槽式、塔式、碟式和线性菲涅尔式。这4种发电方式虽然各有差异，但可以大致地分为太阳能集热系统、热传输和交换系统、发电系统3个基本系统。
1.1槽式太阳能光热发电系统
利用槽式抛物面聚光器聚光的太阳能光热发电系统简称分散型系统。该系统一般由聚光集热装置、蓄热装置、热机发电装置和辅助能源装置（如锅炉）等组成。槽式抛物面将太阳光聚在一条线上，在这条焦线上安装管状集热器。以吸收聚焦的太阳辐射能。常将众多的槽式聚光器串并联成聚光集热器阵列。槽式聚光器对太阳辐射进行一维跟踪。
由于槽式聚光器的几何聚光比低及集热温度不高。使得抛物槽式太阳能光热发电系统中动力子系统的热转功效率偏低，通常在35%左右。因此，单纯的抛物槽式太阳能光热发电系统在进一步提高热效率、降低发电成本方面的难度较大。
1.2塔式太阳能光热发电系统
塔式太阳能光热发电系统也称为集中式太阳能光热发电。利用定日镜将太阳光聚焦在中心吸热塔的吸热器上。聚焦的辐射能转变成热能，然后传递给热力循环的工质，再驱动汽轮机做功发电。塔式太阳能热发电系统具有聚光比和工作温度高、热传递路程短、热损耗少、系统综合效率高等特点，非常适合于大规模、大容量商业化应用。但塔式太阳能热发电系统一次性投人大，每台定日镜都需要一个单独的二维跟踪机构，装置结构和控制系统复杂，维护成本较高。
1.3蝶式太阳能热发电系统
碟式太阳能光热发电系统是利用旋转抛物面反射镜，将入射阳光聚集在焦点上。放置在焦点处的太阳能接收器收集较高温度的热能，加热工质以驱动汽轮机。从而将热能转化为电能。碟式太阳能光热发电系统包括：旋转抛物面反射镜、接收器、跟踪装置和蓄热系统。
碟式太阳能热发电系统可以单机标准化生产，具有使用寿命长、综合效率高、运行灵活性强等特点。由于发电成本不依赖于工程规模，适合边远地区离网分布式供电。但碟式太阳能热发电系统单机规模受到限制，造价昂贵。
1.4线性菲涅尔式太阳能热发电系统
线性菲涅尔式太阳能热发电系统与槽式热发电系统类似。但结构更为简单，并且吸热管无需进行真空处理，降低了技术成本和难度，但总体效率不高。
2.光热电站设备
光热电站作为可再生能源的电站，必须有不同于传统电站技术的独特技术，现阶段其发电成本较高，在国内其发电成本远高于火电、核电、风电、光伏。因此，在没有政府的财政补贴的情况下，必须寻求智能方案来提高效率和降低成本。集热镜场作为电站的核心部分，其投入成本较高，通过优化镜场核心部件，提高镜场效率，可大大降低投资成本。吸热器作为光热转换的中间部件，提高其材料特性，同时改善传热介质属性，可提高介质温度，提升蒸汽品质，提高发电效率。
为保证光热电站顺利运行，各种流体必须高效循环，因此，需要各种装置提供动力驱动，其中应用最多的为泵类产品，太阳岛中的熔盐泵、导热油泵，常规发电岛的给水泵、循环水泵、凝结水泵。各类泵产品作为电站的动力设备，其至少消耗掉20%的厂用电，提高其效率有助于提高发电效率。
光热电厂介质的特殊性，对电站设备材质有较高要求。以槽式光热电站循环系统为例，在整个运行周期内大量合成热油（对于50MW的电站，流量大于4000m3/h），通过导热油泵输送至镜场加热，热油的温度会被频繁的加热到400℃，每天的温度波动达150℃，会产生极高的热应力。易燃的热油对环境保护也是个潜在的危险，其泄露会引起较大的事故。同时储能岛中熔盐温度可达400℃，其在冷热交替变化过程中，熔盐性质会发生变化，同时可能会产生相关杂质，对设备产生冲刷腐蚀。对于特殊的传储热介质，与介质接触的零部件要有极好的耐磨性和耐腐蚀性保护。因此，可采用先进的工艺对材料进行处理，通过等离子喷涂技术和化学汽相沉积技术联合应用的工艺等方法，提高金属材料表面的抗磨损和抗腐蚀，增加设备寿命，降低全寿命周期的维护费用。
3.光热发展趋势
当今，公众对气候环境变化的关注日益增强，发展环境友好型的新能源越来越受大家欢迎。根据太阳资源的分布特性，光资源丰富的地方往往集中在沙漠、戈壁等地域，在该地域进行光热电站的开发，可充分利用光资源，在提供电力能源的同时，可通过一定的技术方法治理荒漠戈壁，适应时代的发展。因此，光热发电在后续阶段势必会处在一个上升发展期，同时随着技术的发展，光热电站可代替一部分常规火电站。目前，如果大力发展沙漠太阳能发电技术，仅仅通过完善中东和北非的沙漠光热电站，到2050年就可满足欧洲电力需求的15%。尤其在2015-2016年，随着中国、印度、南非等国家大力发展光热电站，使得光热发电进入了一个飞速发展的时代，预计未来5年全球规划、建设或运营的光热电站有将超过250个。
另外，在一些太阳光高辐射的区域，常伴随饮用水供应问题，且光资源越丰富往往其缺水情况越严重，因此，在该区域利用发展光热电站，可利用光热发电的余热和所产生的电力来进行海水淡化，完全可以预测，在未来的20多a里，可持续性的海水淡化将是这类光线高辐射区域里最具经济性的选择。为此，开发适用于光热行业的海水淡化用泵，将会有一个广泛的市场需求。
随着各个行业的技术发展，光热可以和风能、水能、常规能源、储能实现多能互补，同时加入智能控制，可充分发展为智慧能源，降低弃风弃光现象，进一步提高能源利用率。
结语
随着全球环境问题日益严峻，为响应全球环境保护的方针政策，各国对于传统火电项目的管控日益加强，但为保证进行发展对电力需求的增长，在新能源的开发利用方面会给予政策上的大力支持。除了水电、风电、核电，光热电站的发展必然是开发太阳能利用的重要方向。目前国家已经核准20多个光热电站的建设示范项目，标志着光热电站技术在国内的应用已日益成熟。
参考文献
[1]郭军.我国能源问题面临的现状及对策分析[J].资源节约与环保，2012，（06）:59-60.
[2]全球能源需求预测[N].国家电网报，2015-11-13（002）.
[3]赵晶，赵争鸣，周德佳.太阳能光伏发电技术现状及其发展[J].电气应用，2007，（10）:6-10+136.
[4]孙勇，孙田丰.我国太阳能光伏发电技术应用综述[J].科技创新与应用，2016，（27）:88.