塔式太阳能热发电技术研究.pdf

塔式太阳能热发电技术研究张振远张文进刘晓峰PoWER张耀明孙立国THERMALTOWER70kWe塔式太阳能热发电系统概况摘要：太阳能热发电技术是成本最低的太阳能利用技术之一，本文以我国第一座塔式太阳能热发电系统(70kWe)的研发建设为基础，介绍了塔式太阳能热发电的系统技术、定日镜技术、集成控制技术、接收器技术等关键技术的研究，特别是定日镜的曲面镜成型技术、元系统误差的机构设计、程序计算和太阳光传感器联舍控制技术，以及接收器的玻璃窗口风冷技术、结构设计技术、蓄热技术等。关键词：太阳能；热发电；集成控制；接收器STUDY0NSOLARTECHNoLoGY引言能源短缺、资源枯竭和环境问题已严重影响人们的生活和制约社会的发展，各国竞相开展可再生能源的应用研究，尤其是太阳能发电技术研究最为引人注目。目前，较为成熟的有太阳能光伏发电技术和太阳能热发电技术。其中太阳能热发电通过聚光产生高温，效率较高，成本可降到每度电3—5美分，应用前景十分广阔。太阳能热发电技术是指利用聚光器收集太阳能，通过接收器转换成热能，加热工质，驱动热动力装置进行发电的技术。现有的太阳能热发电系统按照形式不同，大致可分为槽式太阳能热发电系统、塔式太阳能热发电系统和碟式太阳能热发电系统三类。典型的太阳能热发电系统主要由聚光集热子系统、换热子系统、蓄热子系统、辅助能源子系统、发电子系统组成。其中塔式太阳能热发电系统的优点是：(1)聚光倍数高。容易达到较高的工作温度，镜场中的反射镜数目越多，聚光比越大，接收器的集热温度也就愈高；(2)能量集中过程是靠反射光线一次完成的，方法简捷有效；(3)吸收器散热面积相对较小，因而可得到较高的光热转换效率。世界上已建成数十座太阳能热发电站，目前已处于商业化前夕。在江苏省和南京市支持下，南京玻璃纤维研究设计院春辉公司与河海大学新材料新能源开发研究院组成的联合攻关队伍，在太阳能热发电中涉及的聚光集热技术、高温接收器技术、集成控制等方面取得了突破性进展，在南京市江宁开发区与以色列合作研发建成国内首座70kWe塔式太阳能热发电示范工程，于2005年10月底成功并网发电。经过连续并网发电运行测试表明：该发电系统在运行(南京春辉科技实业有限公司，江苏南京210012)WerOin，Liu(NangjingScience&TechnologyCo．，Ltd．Nanjing，Jiangsu，210012)systemmasterThermalSystem，especiallymethod，theofmechanism．programPower；Master12ZbangYaoming，SanLiguo，ZhangZbenyuan，ZhangXiaohniChunhuiIndustrialAbstract：Solarthermaltechnologyisthelowestamongsolartechnology，thisintroducesdesignpowertower，heliostatcontroltechnology，receiverandotherkeytechnologiesbasingChina’sFirstSolarPowercurvedreflectorshapingcalculationassociatingwithsunlightheliostat，andforcedaircoolingforglasswindow，structurereceiver．Keywords：SolarEnergy；ThermalControl；Receiver·25·paperstorageonecostonnonerrorsensor
3定日镜技术研究控制协调性、稳定性、机动性、可靠性等方面均达到研发建设目标。系统工作原理如图1所示，实景如图2所示。70kwe塔式系统整体丰要由32台定B镜装置、高温接收器装置、太阳能燃气轮机发电机组以及相应的水冷却系统、天然气供气系统、主控系统等组成。其中定日镜装置主要起聚集阳光的作用，高温接收器接收定日镜装置采集的太阳光能量，加热带有一定压力的空气，高温并带有一定压力的空气通过燃烧室送人燃气轮机，推动涡轮叶片转动，带动发电机发电，发出的电经过变频器调节后直接并人电系统的主要技术参数如下：·装机发电容量：70·塔高33米}·定日镜数量：32台，单台定日镜有效反射面积：19，6m2，镜面反射率≥85％}-接收器：出口工作温度900℃，进口工作压bar，峰值转换效率：85％；·燃气轮机热电效率：28．5％。该项目在太阳能热发电聚光集热技术、系统集成技术等方面取得了突破性进展，申请且取得了多项国家专利和美国等国际专利，具有鲜明的技术创新点，形成了部分具有自主知识产权的关键技术，走出了我国太阳能热发电技术研究多年徘徊不前的