塔式系統(tǒng)

    1973年，世界性石油危機(jī)的爆發(fā)刺激了人們對太陽能技術(shù)的研究與開發(fā)。相對于太陽能電池的價(jià)格昂貴、效率較低，太陽能熱發(fā)電的效率較高、技術(shù)比較成熟。許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家，都將太陽能熱發(fā)電技術(shù)作為國家研究開發(fā)的重點(diǎn)。從1981-1991年10年間，全世界建造了裝機(jī)容量500kW以上的各種不同形式的兆瓦級太陽能熱發(fā)電試驗(yàn)電站余座，其中主要形式是塔式電站，最大發(fā)電功率為80MW。由于單位容量投資過大，且降低造價(jià)十分困難，因此太陽能熱發(fā)電站的建設(shè)逐漸冷落下來。

    但對塔式太陽能熱發(fā)電的研究開發(fā)并未完全中止。1980年美國在加州建成太陽I號塔式太陽能熱發(fā)電站，裝機(jī)容量10MW。經(jīng)過一段時(shí)間試驗(yàn)運(yùn)行后，在此基礎(chǔ)上又建造了太陽II號塔式太陽能熱發(fā)電站，并于1996年1月投入試驗(yàn)運(yùn)行。

    碟式(盤式)系統(tǒng)

    盤式(又稱碟式)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是世界上最早出現(xiàn)的太陽能動(dòng)力系統(tǒng)。近年來，盤式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要開發(fā)單位功率質(zhì)量比更小的空間電源。盤式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于空間，與光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，具有氣動(dòng)阻力低、發(fā)射質(zhì)量小和運(yùn)行費(fèi)用便宜等優(yōu)點(diǎn)，美國從1988年開始進(jìn)行可行性研究，計(jì)劃在近期進(jìn)行發(fā)射試驗(yàn)。例如，1983年美國加州噴氣推進(jìn)試驗(yàn)室完成的盤式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其聚光器直徑為11m，最大發(fā)電功率為24.6kW，轉(zhuǎn)換效率為29%。1992年德國一家工程公司開發(fā)的一種盤式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率為9kW，到1995年3月底，累計(jì)運(yùn)行了17000h，峰值凈效率20%，月凈效率16%，該公司計(jì)劃用100臺這樣的發(fā)電系統(tǒng)組建一座MW的盤式太陽能熱發(fā)電示范電站。

    盤式(又稱碟式)太陽能熱發(fā)電系統(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。

    美國熱發(fā)電計(jì)劃與Cummins公司合作，1991年開始開發(fā)商用的7千瓦碟式/斯特林發(fā)電系統(tǒng)，5年投入經(jīng)費(fèi)1800萬美元。1996年Cummins向電力部門和工業(yè)用戶交付7臺碟式發(fā)電系統(tǒng)，計(jì)劃1997年生產(chǎn)25臺以上。Cummins預(yù)計(jì)10年后年生產(chǎn)超過1000臺。該種系統(tǒng)適用于邊遠(yuǎn)地區(qū)獨(dú)立電站。

    美國熱發(fā)電計(jì)劃還同時(shí)開發(fā)25千瓦的碟式發(fā)電系統(tǒng)。25千瓦是經(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年開始運(yùn)行。

    太陽能光熱發(fā)電-商業(yè)化前景

    以上三種系統(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)均可單獨(dú)使用太陽能運(yùn)行，安裝成燃料混合(如與天然氣、生物質(zhì)氣等)互補(bǔ)系統(tǒng)是其突出的優(yōu)點(diǎn)。

    就幾種形式的太陽熱發(fā)電系統(tǒng)相比較而言，槽式熱發(fā)電系統(tǒng)是最成熟，也是達(dá)到商業(yè)化發(fā)展的技術(shù)，塔式熱發(fā)電系統(tǒng)的成熟度目前不如拋物面槽式熱發(fā)電系統(tǒng)，而配以斯特林發(fā)電機(jī)的拋物面盤式熱發(fā)電系統(tǒng)雖然有比較優(yōu)良的性能指標(biāo)，但目前主要還是用于邊遠(yuǎn)地區(qū)的小型獨(dú)立供電，大規(guī)模應(yīng)用成熟度則稍遜一籌。應(yīng)該指出，槽式、塔式和盤式太陽能光熱發(fā)電技術(shù)同樣受到世界各國的重視，并正在積極開展工作。