聚焦式太阳能热发电系统（CSP）的3种集热方式及潜在优势的介绍

　　聚焦式太阳能热发电系统（CSP）利用集热器将太阳辐射能转换成高温热能，通过热力循环过程进行发电。作为一种开发潜力巨大的新能源和可再生能源开发技术，美国等国家都投入了大量资金和人力进行研究，先后建立了数座CSP示范工程，目前该项技术已经处于商业化应用前期、工业化应用初期。CSP只利用太阳直射能量，不接受天空漫辐射。由于太阳能的供给是不连续的，一部分CSP系统采用蓄热技术来保障有效使用和提供时间延迟，另一部分CSP系统采用燃气等作补充能源。这种混合动力技术可提供高价值的、可调度的电力。

　　CSP系统依其集热方式的不同，大致分为槽式、塔式、碟式3种。槽式系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热，直接或间接产生蒸气，推动常规汽轮机发电。塔式系统是利用独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，以产生很高的温度。碟式系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到高温，驱动发动机进行发电。

　　槽式系统的技术已经成熟，正处于商业拓展阶段，基本上没有技术和经济风险。美国加州有9个SEGS（Solar Electric Generating system）采用槽式系统，已运行15年，目前运行状况更好，最大输出功率354 MW，采用混合动力：75％太阳能，25％天然气。但蒸气最高温度375℃，太阳能日效率20%，年效率15％。槽式系统是目前均化成本（LEC）最低的CSP系统，是美国能源部近期计划推荐的优选项目。在西班牙、印度、埃及、希腊、墨西哥、摩洛哥、南非等国家都有不少槽式系统的示范工程。

　　塔式系统正处在研究其商业化可行性的阶段。一些国家着手建立大容量的、参加电网统一调度的示范工程。（1）美国从1980年开始相继完成Solar One、Solar Two两个10MW级塔式CSP后，2002年与西班牙合作，在西班牙建造一个15MW级Solar Tres塔式CSP，预计2006年完工，这是第一个真正商业运作的项目。该项目的定日镜组是Solar Two的3倍大，定日镜的性能大幅提高，但制造成本却下降了45%；它还采用了一个120MW.t高温集热器，热流能力更强，热吸收效率提高了3%；同时也采用了一个巨大的蓄热系统，贮存6250Mt的硝酸熔融盐，总容量600MW•h，可维持16h。由于采用了许多先进技术，预计年发电效率将提高6%，年利用系数将达到65％。（2）南非ESKOM公司准备建造一个100MW级塔式CSP，目前可行性报告己经出来。还有一些国家也建立了或正在建造塔式CSP，但规模不够大，技术也未达到商业级应用水平。由于塔式CSP工作温度可超过l000℃，太阳能效率通常比槽式高些，日效率可达23%，年效率20％。

　　一般地，槽式与塔式CSP系统可能不具备分布式发电的经济性特点和潜在优势，这是因为：

　　（l）目前的发展策略集中在50MW以上的大系统，这对大多数分布式能源负荷场合显得过大；

　　（2）系统的安装需要大量的土地，而分布式能源是一个位于用户端或靠近用户端的能源利用设施，而这些用户端附近很难提供大量的土地；

　　（3）供气和电力输出的基础设施建设必须与当地供气／电力公司的输配系统相关联，独立性不强。这些特点决定了槽式与塔式系统将与传统的一些中央发电系统竞争，但由于CSP系统的最大功率输出通常与当地电网用电高峰一致，所以，CSP特别应用于电力削峰。