主流光热发电有四种技术路线

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目前行业主流的光热发电技术按照聚光器类型和接收器类型分为4类：槽式、塔式、碟式和菲涅尔式。

四种太阳能光热发电技术路线

槽式太阳能热发电：槽式太阳能热发电站中，抛物面槽式聚光集热器通过串联和并联方式相互连接，并通过模块化布局形成集热场。利用并联排列的槽式抛物面聚光器将太阳能聚到中心线上，在对日跟踪系统的作用下，阳光被连续聚焦在安装于焦线处的集热管上，集热管中的导热油将热量连续不断地输送到高压蒸汽发生器中，通过换热器进行热量交换，产生热蒸汽，送至汽轮机发电机组做功发电。汽轮机出口低温低压蒸汽经过凝汽器冷凝后，返回导热油/水蒸汽发生器。经过导热油/水蒸汽发生器放热后的导热油返回抛物面槽式聚光集热器进行加热，形成封闭的导热油循环回路。

其系统流程如图表3所示。当太阳辐照度较高时，可以将部分高温热量通过换热器存储在高温存储罐中，当太阳辐照强度较弱时，提取高温储热罐中的热量用于发电，以平衡太阳能波动对电力输出稳定性的影响。

槽式太阳能热发电系统示意图

西班牙Valle2槽式电站

塔式太阳能热发电：塔式太阳能热发电系统是在很大面积的场地装有许多台大型太阳反射镜，将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上。把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给工质，经过蓄热环节，再输入热动力机，膨胀做工，带动发电机，最后以电能的形式输出。按照传热工质的种类，塔式太阳能热发电系统主要有水/蒸汽、熔融盐和空气等形式。

1）水/蒸汽太阳能塔式热发电系统。以水/蒸汽作为传热工质，水经过吸热器直接产生高温高压蒸汽，进入汽轮发电机组，系统原理图如图表5所示。水/蒸汽塔式太阳能热发电系统的传热和做功工质一致，年均发电效率可达15%以上。水/蒸汽具有热导率高、无毒、无腐蚀性等优点。蒸汽在高温运行时存在高压问题，在实际使用时蒸汽温度受到限制，抑制了塔式太阳能热发电系统运行参数和系统效率的提高。

2）熔融盐太阳能塔式热发电系统。以熔融盐作为传热介质，在吸热器内加热后，通过熔融盐/蒸汽发生器产生蒸汽，并推动汽轮机发电。如图表6所示，加热后的熔融盐先存入高温储存罐，然后送入蒸汽发生器加热水产生高温高压蒸汽，驱动汽轮发电机组。汽轮机乏汽经凝汽器冷凝后返回蒸汽发生器循环使用。

在蒸汽发生器中放出热量的熔融盐送至低温储存罐，再送回吸热器加热。常用的硝酸钠加硝酸钾的混合盐沸点较高，可达620°C，可以实现热能在电站中的常压高温传输，实现系统高参数运行，传热和蓄热工质一致，减小换热过程损失，年均发电效率可达20%。

3）空气太阳能塔式热发电系统。以空气作为传热工质，空气经过吸热器加热后形成高温热空气，进入燃气轮发电机组发电的太阳能热发电系统（见图表7）。空气作为传热工质，易于获得，工作过程无相变，工作温度可达1600°C，由于空气的热容较小，空气吸热器的工作温度可高1000°C，大大提高燃气轮机进口空气温度，减少燃气用量，年均发电效率可达30%。

水/蒸汽太阳能塔式热发电系统示意图

熔融盐太阳能塔式热发电系统示意图

空气太阳能塔式热发电系统示意图

建设中的Ivanpah塔式电站

菲涅尔式太阳能热发电：系统主要由线性菲涅耳聚光集热器、发电机组、凝汽器等组成。菲涅尔式光热系统是简化的槽式系统主要区别在于用平面镜取代槽式中的曲面镜。菲涅尔系统用一组具有跟踪太阳运动功能的条形反射镜代替槽式系统里的抛物面型的曲面镜进行聚焦，通过调整控制平面镜的倾斜角度，将阳光反射到集热管中，实现聚焦加热，并通过热力循环进行发电的系统。相比槽式系统，菲涅尔投资成本低但效率低。线性菲涅耳式太阳能热发电系统通常以水/蒸汽作为传热流体，其基本工作过程如图表所示：菲涅耳聚光集热器将收集到的太阳能转化为热能并产生高温高压蒸汽，送至汽轮机发电机组做功发电，汽轮机出口低温低压蒸汽经过凝汽器冷凝后，返回菲涅耳聚光集热器，形成闭合的水/蒸汽回路。

线性菲涅耳式太阳能热发电系统原理图