太陽能熱發(fā)電原理ppt課件

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太陽能熱發(fā)電原理 第1頁 太陽能熱發(fā)電的含義 太陽能熱發(fā)電是利用太陽能聚光器先將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能 然后經(jīng)過各種方式轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)形式 太陽能熱發(fā)電包括 聚光太陽能熱發(fā)電 CSP 太陽能半導(dǎo)體溫差發(fā)電 太陽能煙囪發(fā)電 太陽池發(fā)電和太陽能熱聲發(fā)電等 聚光太陽能熱發(fā)電 CSP 是目前已經(jīng)商業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)形式 CSP是通過 光 熱 功 的轉(zhuǎn)化過程實(shí)現(xiàn)發(fā)電的一種技術(shù)形式 其在原理上和傳統(tǒng)的化石燃料電站類似 二者最大的區(qū)別在于輸入的能源不同 太陽能熱發(fā)電采用的是太陽能 聚光器將低密度的太陽能轉(zhuǎn)換成高密度的能量 經(jīng)由傳熱介質(zhì)將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能 通過熱力循環(huán)做功 實(shí)現(xiàn)到電能的轉(zhuǎn)換 第2頁 CSP的技術(shù)形式 塔式 槽式 碟式 斯特林 線性菲涅爾 第3頁 點(diǎn)聚焦技術(shù) 定日鏡自動跟蹤太陽 聚焦的陽光反射到位于塔頂?shù)奈鼰崞鲀?nèi) 吸熱器加熱管內(nèi)的傳熱介質(zhì) 將太陽光能轉(zhuǎn)變成熱能 再通過熱力循環(huán)實(shí)現(xiàn)發(fā)電 聚光比300 1000 系統(tǒng)綜合效率高 吸熱器類型 水 蒸氣 熔鹽 空氣等 商業(yè)化初期的電站多使用水 蒸氣作為工作介質(zhì) 主要考慮到技術(shù)風(fēng)險較小 結(jié)構(gòu)相對簡單 傳熱介質(zhì)的工作溫度范圍在250 1200 可采用汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī) 1 塔式 西班牙PS10電站 第4頁 2 槽式 線聚焦技術(shù) 采用拋物面槽式反射鏡將太陽光聚集到位于焦線的吸熱管上 加熱管內(nèi)的傳熱工質(zhì) 油或水 然后經(jīng)熱交換器產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電 聚光比在70 80之間 系統(tǒng)綜合效率較低 吸熱器內(nèi)工作介質(zhì) 合成油 水等 當(dāng)前介質(zhì)的工作溫度一般在400 以內(nèi) 美國354MWSEGS電站建于上個世紀(jì)80年代 至今已運(yùn)行20多年 美國SEGS槽式電站 第5頁 3 碟式 點(diǎn)聚焦技術(shù) 利用旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡 將入射陽光聚集在鏡面焦點(diǎn)處 在該處可放置太陽能吸熱器吸收熱能加熱工質(zhì)驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電 也可放置太陽能斯特林發(fā)電裝置或高倍比聚光光伏系統(tǒng) CPV 直接發(fā)電 聚光比1000 3000 系統(tǒng)效率高單機(jī)規(guī)模小 非常適合分布式發(fā)電 今年1月份全球首座商業(yè)化碟式斯特林系統(tǒng)在美國投入運(yùn)行 總?cè)萘? 5MW 由60個單機(jī)25kW的系統(tǒng)組成 截至2010年10月 美國加州批準(zhǔn)了總計(jì)1372 5MW的碟式斯特林電站項(xiàng)目 第6頁 4 線性菲涅爾 線聚焦技術(shù) 槽式系統(tǒng)的簡化 平面鏡代替拋物面型曲面鏡 通過調(diào)整 控制平面鏡的傾斜角度 將陽光反射到集熱管上 加熱內(nèi)部工作介質(zhì) 產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)做功發(fā)電 聚光比25 100 系統(tǒng)效率較低 鏡場可布置非常緊湊 土地利用率高 初投資相對較低 目前在建最大規(guī)模為30MW電站 其中關(guān)鍵部件集熱管由皇明公司出口供應(yīng) 皇明公司2 5MW示范系統(tǒng) 第7頁 各種CSP技術(shù)方式的性能 來源 DLR 2004 注 d 示范 p 預(yù)計(jì) ST蒸汽輪機(jī) CC聯(lián)合循環(huán) SE斯特林機(jī) GT燃?xì)廨啓C(jī) 第8頁 聚光集熱子系統(tǒng) 熱 功 電轉(zhuǎn)換子系統(tǒng) 儲熱子系統(tǒng) CSP電站系統(tǒng)的基本組成 第9頁 白天工作模式1 直接發(fā)電 聚光集熱子系統(tǒng) 熱 功 電轉(zhuǎn)換子系統(tǒng) 儲熱子系統(tǒng) 第10頁 白天工作模式2 儲熱 發(fā)電 聚光集熱子系統(tǒng) 熱 功 電轉(zhuǎn)換子系統(tǒng) 儲熱子系統(tǒng) 第11頁 夜間工作模式 利用儲熱發(fā)電 聚光集熱子系統(tǒng) 熱 功 電轉(zhuǎn)換子系統(tǒng) 儲熱子系統(tǒng) 第12頁 CSP 光伏發(fā)電的電力輸出 太陽能熱發(fā)電輸出電力相對平穩(wěn) 第13頁 CSP優(yōu)勢 系統(tǒng)友好性 可控性 系統(tǒng)友好性是指清潔能源在其開發(fā) 輸送和使用的全過程中與電網(wǎng) 電源以及其它能源系統(tǒng)相適應(yīng) 相協(xié)調(diào)的技術(shù)品質(zhì)與特性 風(fēng)能及光伏發(fā)電 其出力具有顯著的間歇性和不確定性 并網(wǎng)運(yùn)行后出力的劇烈變化將對電力系統(tǒng)實(shí)時平衡和穩(wěn)定運(yùn)行帶來挑戰(zhàn) 受電源結(jié)構(gòu)制約 長期以來我國電力系統(tǒng)調(diào)峰能力一直不足 煤電裝機(jī)占全國發(fā)電總裝機(jī)的四分之三 其中供熱機(jī)組又占了20 以上 系統(tǒng)調(diào)峰問題將是影響制約我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和清潔能源發(fā)展的長期性問題 CSP電站可以儲熱 也可以利用化石燃料補(bǔ)燃 實(shí)現(xiàn)發(fā)電功率平穩(wěn) 可控輸出 可作為調(diào)峰電源 未來隨著技術(shù)提升 可承擔(dān)電力系統(tǒng)基礎(chǔ)負(fù)荷 第14頁 美國亞利桑那州電力負(fù)荷曲線 第15頁 聚光比 吸熱器溫度集熱效率 透平效率馬鞍點(diǎn) 提高效率 第16頁 途徑 聚光比與吸熱溫度的協(xié)同提高 提高聚光比 塔式和碟式 其聚光比分別300 1000和1000 3000之間 槽式和菲涅爾式 其聚光比分別在70 80和25 100之間 二次聚光 第一次聚光比 第二次聚光比 10 000 提高吸熱器的工作溫度 傳熱介質(zhì) 水 油 熔融鹽 空氣 離子液體 液態(tài)金屬 固體材料 第17頁 吸熱窗口瞬時能量分布 2008 09 27 13 16 投入吸熱器窗口能量隨時間變化 材料 光學(xué) 熱學(xué) 耦合 輻射能量的非均勻 非穩(wěn)定 傳熱條件惡化儲熱材料 水 油 熔融鹽 離子液體 液態(tài)金屬 無機(jī)非金屬材料 陶瓷 混合材料 第18頁 國外CSP現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 第19頁 CSP市場現(xiàn)狀 Source IEECAS 2010年底 全球累計(jì)商業(yè)化運(yùn)行的CSP裝機(jī)約1071MW 其中 主要市場在西班牙和美國 主要技術(shù)形式為槽式 目前全球在建裝機(jī)容量超過2000MW 預(yù)計(jì)2013年全部并網(wǎng)發(fā)電 第20頁 各國CSP規(guī)劃 美國 2010年8月 12月 加州能源局批準(zhǔn)了總量達(dá)4242MW的CSP項(xiàng)目西班牙 太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù) 共計(jì)1372MW熱發(fā)電項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行了申報(bào)登記 西班牙政府規(guī)定到2013年國內(nèi)CSP裝機(jī)實(shí)現(xiàn)2 5GW 產(chǎn)業(yè)協(xié)會的目標(biāo)是2020年突破10GW 印度 根據(jù)國家太陽能計(jì)劃 2022年印度太陽能光伏和光熱裝機(jī)容量要達(dá)到20GW 其中第一階段 至2013年3月 的目標(biāo)是 安裝1100MW的并網(wǎng)太陽能電站 100MW屋頂光伏和小型太陽能電站 200MW的離網(wǎng)太陽能應(yīng)用項(xiàng)目以及幾百萬平米的太陽能集熱系統(tǒng) 目前第一批太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目招標(biāo)已經(jīng)結(jié)束 上網(wǎng)電價為0 32美元 kWh 摩洛哥 摩洛哥太陽能署正在進(jìn)行熱發(fā)電項(xiàng)目預(yù)招標(biāo) 2012年在Quarzazate太陽能園區(qū)安裝500MW太陽能電力 其中包括一座光伏電站 澳大利亞 13 65億澳元的太陽能旗艦項(xiàng)目 包括4個大規(guī)模太陽能發(fā)電站 熱發(fā)電和光伏各占一半 總預(yù)期裝機(jī)容量為1GW 中國 50MW電站特許權(quán)招標(biāo)2011年1月23日已經(jīng)完成 第21頁 2009年7月 12家大型公司在德國慕尼黑啟動沙漠行動計(jì)劃 計(jì)劃投資4000億歐元 通過在中東及北非地區(qū)建立一系列聯(lián)網(wǎng)的太陽能熱發(fā)電站 滿足歐洲15 的電力需求以及電站所在國家的部分電力需求 2009年10月30 DII有限責(zé)任公司成立 目前公司股東數(shù)目從13家增至19家 2010年7月 歐洲能源官員表示在未來5年 歐洲將從北非進(jìn)口第一批太陽能電力 馬格里布國家目前正在投資興建連接阿爾及利亞 摩洛哥以及突尼斯3個國家間的400kV輸電線 歐洲沙漠行動計(jì)劃 DII 第22頁 亞太能源共同體 太陽帶計(jì)劃 2009年10月 第一屆亞洲 太平洋太陽帶開發(fā)國際論壇在日本東京召開 太陽能熱發(fā)電 太陽能制取液態(tài)燃料或氫氣 第23頁 謝謝 第24頁