【正文】 , 但隨著溫度的升高, 發(fā)射率逐漸加大, 集熱效率降低。匹配封接是指膨脹系數(shù)相近的玻璃和金屬之間的封接, 封接處應(yīng)力較小。根據(jù)焊料的不同又可分為鉛封和鋁封。而要達(dá)到上述要求, 真空集熱管需要解決以下五個問題: 金屬與玻璃之間的聯(lián)接問題。熱管工作原理第4章 關(guān)鍵設(shè)備 真空集熱管槽式太陽能熱發(fā)電中的真空集熱管全名為直通式金屬一玻璃真空集熱管, 是一根表面帶有選擇性吸收涂層的金屬管(吸收管), 外套一根同心玻璃管, 玻璃管與金屬管(通過可伐過渡) 密封聯(lián)接。典型的熱管結(jié)構(gòu)由管殼、吸液芯和端蓋構(gòu)成。截止2009 年年底, 全球并網(wǎng)運(yùn)行的光熱發(fā)電電站總?cè)萘窟_(dá)606 MW, 主要集中在美國、西班牙以及中東地區(qū)。用中性洗滌劑清洗, 再用拋光劑通過盤刷的拋磨將留在玻璃基片上的污物除去, 使玻璃基片上表面產(chǎn)生一個新鮮的表面。有機(jī)工質(zhì)由于其低沸點(diǎn)、高壓力的特性, 在低溫?zé)嵩礂l件下, 也可以獲得較高的蒸氣壓力差, 推動汽輪機(jī)作功。系統(tǒng)的安裝成本約為2美元/W，發(fā)電成本約為11美分/(kWh)，部分抵消了太陽能熱發(fā)電技術(shù)高成本的劣勢。通過蒸汽輪機(jī)的擴(kuò)容做功，提高聯(lián)合循環(huán)效率。從這種太陽跟蹤器的運(yùn)行情況來看，它的運(yùn)行狀況良好，跟蹤誤差也不是很大。兩軸跟蹤是根據(jù)太陽高度和赤緯角的變化情況而設(shè)計的，它具有最理想的光學(xué)性能，是最好的跟蹤方式，能夠使入射光與主光軸方向一致，獲得最多的太陽能。雖然, 對太陽能跟蹤系統(tǒng)的研究已經(jīng)進(jìn)行了幾十年, 然而目前的聚光跟蹤系統(tǒng)仍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、跟蹤成本高、聚光效率低的問題。工質(zhì)介質(zhì)為水/蒸汽。管狀接收器即為間接式。我國自80年代中期開始研制真空集熱管，攻克了熱壓封等許多技術(shù)難關(guān)，建立了擁有全部知識產(chǎn)權(quán)的真空集熱管生產(chǎn)基地，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到世界先進(jìn)水平，生產(chǎn)能力也居世界首位。它只需要用一維跟蹤就可以獲取中溫。李石棟等以水作為傳熱介質(zhì), 建立了AlSi合金相變儲能裝置,探索了AlSi合金在太陽能熱發(fā)電中的研究,并對AlSi合金相變儲能的傳熱性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。另外，隨著組分?jǐn)?shù)和傳熱單元數(shù)的增加，儲熱和放熱速率也有大幅提高，%，%。液態(tài)鋁及其合金對金屬容器的腐蝕有2種形式：一是在固液交界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在液態(tài)金屬的表面形成金屬間化合物型銹蝕物；二是液態(tài)鋁或合金浸潤固態(tài)金屬表面，然后溶于固態(tài)金屬并與其內(nèi)部活性元素組成相應(yīng)的腐蝕相。從目前的研究結(jié)果來看，碳酸鹽、氯化鹽、硝酸鹽是鹽類潛熱儲熱材料主體，且以二元鹽和三元鹽居多。研究了混凝土儲熱系統(tǒng)溫躍層的發(fā)展及對儲熱系統(tǒng)的效率的影響，發(fā)現(xiàn)放熱時固體混凝土和流體沿著流程方向都存在一個溫躍層區(qū)域，在溫躍層區(qū)內(nèi)混凝土和流體由于存在溫差而持續(xù)放熱，并且隨著放熱的進(jìn)行，溫躍層逐漸向下游移動；同時發(fā)現(xiàn)，隨著放熱的進(jìn)行，溫躍層占據(jù)的長度也逐漸增加；，放熱效率為84％。同時對其力學(xué)性能和熱學(xué)性能進(jìn)行了分析。他們的研究表明，混凝土儲熱技術(shù)是一種非常有前景的低成本太陽能高溫儲熱技術(shù)。同時，美國的Solar Reserve公司在2010年7月獲得了Nevada州公用事業(yè)委員會的支持，在內(nèi)華達(dá)州To n o p ah附近的Nye County建設(shè)110MW的CrescentDunes塔式太陽能熱發(fā)電站，此電站也采用熔融鹽作為傳熱和蓄熱工質(zhì)，蓄熱能力為10h。相比利用導(dǎo)熱油的槽式太陽能熱發(fā)電站系統(tǒng)，塔式電站能夠獲得更高的蒸汽溫度。據(jù)統(tǒng)計，截至2012年4月，還有很多采用熔融鹽蓄熱系統(tǒng)的商業(yè)運(yùn)行太陽能熱發(fā)電站正在建設(shè)之中，其中包括位于西班牙Extremadura的裝機(jī)容量為50MW的Extremasol1電站，；西班牙的Extresol3電站，裝機(jī)容量為50MW，；Solana Generating Station電站，位于美國Gila Bend，裝機(jī)容量為280MW，蓄熱時間6h。辛嘉余等計算了碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰及其混合熔鹽的粘度。 丁靜等[11] 搭建了三元硝酸熔鹽的熱工測試平臺。 熱流體和儲熱材料的選擇對電站的成本和效率有重要影響。此外，從而減小蓄熱容器的體積。由于以上這些特征，熔融鹽被廣泛用作熱介質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)以及核反應(yīng)介質(zhì)。 熔鹽熔融鹽(簡稱為熔鹽)是鹽的熔融態(tài)液體，通常說的熔鹽是指無機(jī)鹽的熔融體，但現(xiàn)已包括氧化物熔體和熔融有機(jī)物。研究儲熱材料, 特別是高溫儲熱材料, 對提高太陽能熱電發(fā)電效率、優(yōu)化系統(tǒng)管道的設(shè)計和降低成本具有重要意義。據(jù)不完全統(tǒng)計, 1981——1991年全世界共建成了500kW以上的CSP系統(tǒng)20多座。相鄰的主反射鏡之間可相互重疊，消減相互遮擋的狀況，提高了土地利用率，也避免了因抬高集熱器支撐結(jié)構(gòu)所帶來的成本增加。工質(zhì)水依次經(jīng)過這三個區(qū)后形成高溫高壓的蒸汽，推動汽輪機(jī)發(fā)電。該電站在1983一1986年成功運(yùn)行, 為未來電站的建設(shè)提供了大量的資料。Solar Two由于增加了蓄熱系統(tǒng),使太陽塔輸送電能的負(fù)載因子高達(dá)65%。電站塔高50米, 占地2萬㎡ , 額定功率為1MW, 蓄熱器由硝酸鹽組成,采用了50㎡定日鏡70個、23㎡定日鏡112個。槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理 塔式太陽能光熱發(fā)電塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本形式是利用獨(dú)立跟蹤太陽的定日鏡群, 將陽光聚集到固定在塔頂部的接收器上產(chǎn)生高溫, 加熱工質(zhì)產(chǎn)生過熱蒸汽或高溫氣體, 驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電, 從而將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。熱載體可以是水蒸氣、熱油或熔鹽。美國加利福尼亞從1991年開始運(yùn)行的由9個槽式系統(tǒng)組成的太陽能熱發(fā)電站總裝機(jī)容量達(dá)354MW，年發(fā)電10TWh。近年來，國外太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展很快，我國也應(yīng)加大對太陽能熱發(fā)電技術(shù)的投入，加快太陽能熱發(fā)電技術(shù)的研制與開發(fā)。 中國太陽能光熱發(fā)電進(jìn)展 在國內(nèi)，隨著太陽能利用技術(shù)的迅速發(fā)展，從20世紀(jì)70年代中期開始，中國一些高等院校和中科院電工研究所等單位和機(jī)構(gòu)，也對太陽能熱發(fā)電技術(shù)做了不少應(yīng)用性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，并在天津建造了一套功率為1kW的塔式太陽能熱發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置，在上海建造了一套功率為1kW的平板式低沸點(diǎn)工質(zhì)太陽能熱發(fā)電模擬實(shí)驗(yàn)裝置。20世紀(jì)70年代，以色列在死海沿岸先后建造了3座太陽池太陽能熱電站，以提供全國1/3的用電量。1985年——1991年間，該公司在美國加州沙漠相繼建成了9座槽式太陽能熱發(fā)電站，并投入并網(wǎng)運(yùn)行。1901年美國工程師在美國加州安裝7350W的太陽能蒸汽機(jī)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，采用70㎡太陽能集熱器。太陽能熱發(fā)電可分非聚光和聚光兩大類。住房城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布實(shí)施的《關(guān)于加快推進(jìn)太陽能光電建筑應(yīng)用的實(shí)施意見》、《太陽能光電建筑應(yīng)用財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》。太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。第1章 緒論 研究背景 隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，能源需求與日俱增，化石能源存在污染日益嚴(yán)重且不可再生的問題，發(fā)展清潔的可再生能源勢在必行。近年來風(fēng)電項目得到兇猛發(fā)展，但由于風(fēng)能具有間歇性、隨機(jī)性、不可控、不可調(diào)等特點(diǎn)，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行有所沖擊，導(dǎo)致風(fēng)電在能源結(jié)構(gòu)中的作用受到很大限制。四、設(shè)計說明書應(yīng)包括的內(nèi)容太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的進(jìn)展和現(xiàn)狀；太陽能資源分析以及建廠條件；太陽能熱發(fā)電方式選擇；太陽能光熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)；太陽能熱發(fā)電技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備以及選型；太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)集成及設(shè)計；我國對太陽能熱發(fā)電的政策支持。太陽能發(fā)電是理想的可再生能源，它具有無噪聲、無污染、能量大、無地域限制等特點(diǎn)。中國擁有適合于發(fā)展大規(guī)模太陽能發(fā)電的沙漠、沙化和潛在沙化的土地約占國土面積的25%。五、設(shè)計應(yīng)完成的圖紙無六、主要參考資料2013年以前各類科技期刊上發(fā)表的科技論文、當(dāng)前各類網(wǎng)站上發(fā)表的相關(guān)論文和信息；太陽能熱發(fā)電技術(shù)資料。太陽能發(fā)電是理想的可再生能源，它具有無噪聲、無污染、能量大、無地域限制等特點(diǎn)。太陽能儲量豐富，是一種環(huán)保清潔的可再生能源，具有資源豐富、分布廣泛、安全、清潔等優(yōu)點(diǎn)。相比于其他能源，太陽能具有以下特點(diǎn)：首先，太陽能使用時沒有廢物排出。2005年12月5日，建設(shè)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。聚光式太陽能熱發(fā)電技術(shù)是指通過聚光產(chǎn)生高溫?zé)崮苓M(jìn)而發(fā)電，較之非聚光式，該技術(shù)效率高，更具應(yīng)用前景。1950年，前蘇聯(lián)設(shè)計了世界第一座塔式太陽能熱發(fā)電站的小型實(shí)驗(yàn)裝置，第一次對太陽能熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了基礎(chǔ)性的、廣發(fā)的探索和研究，開始了太陽能熱發(fā)電新的一頁。經(jīng)過努力，電站的初次投資由1號電站的4490美元/kW降到8號電站的2650美元/kW,發(fā)電成本從24美分/KWh降到8美分/kWh。美國也曾計劃將加州南部薩爾頓海的一部分建成太陽池，用以建造800——6000MW太陽池太陽能熱電站。在北京，中科院電工研究所對槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電用的槽式拋物面聚光集熱器也作了不少單元性試驗(yàn)研究。這對我國在太陽能領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)中縮短與國外的差距有著重要的意義。隨著制造工藝的不斷改進(jìn)，%%；建造費(fèi)用由5976美元/KW降低到3011美元/KW。溫度一般在400℃左右，屬于太陽熱能的中低溫利用。 塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng), 也稱集中型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng), 主要由定日鏡陣列、高塔、吸熱器、傳熱介質(zhì)、換熱器、蓄熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及汽輪發(fā)電機(jī)組等部分組成, 基本原理是利用太陽能集熱裝置將太陽熱能轉(zhuǎn)換并儲存在傳熱介質(zhì)中, 再利用高溫介質(zhì)加熱水產(chǎn)生蒸汽, 驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。1981年, 美國在加利福尼亞州南部Barstow沙漠地區(qū)附近建成塔式太陽能熱發(fā)電站,1982年投入運(yùn)行, , 共有定日鏡1818臺, 每臺定日鏡面積40㎡。Solar Two塔式試驗(yàn)電站蓄熱系統(tǒng)從1996年一直運(yùn)行到1999年結(jié)束, 是目前最成熟的熔鹽蓄熱系統(tǒng)?，F(xiàn)已停運(yùn)多年,目前定日鏡已有30%以上的玻璃無法滿足設(shè)計要求, 因此40%的定日鏡被法國電力公司收購并改造成為跟蹤光伏發(fā)電場, 其余60%左右定日鏡被重新改造,。線性菲涅爾聚光系統(tǒng)由拋物槽式聚光系統(tǒng)演化而來，可設(shè)想是將槽式拋物反射鏡線性分段離散化。 采用直接蒸汽式工質(zhì)加熱系統(tǒng)，即集熱管內(nèi)即為做功工質(zhì)，避免了采用中間傳熱工質(zhì)的各種技術(shù)問題，但該技術(shù)在蒸發(fā)段處存在兩相流的問題。20世紀(jì)90年代CSP的研究進(jìn)入了相對的低谷。儲熱材料的腐蝕性、不穩(wěn)定性等嚴(yán)重影響著其在CSP 系統(tǒng)的應(yīng)用。常用的高溫蓄熱材料可分為顯熱式和潛熱式。 熔鹽在能源領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，涉及原子能、太陽能、化學(xué)電能、氫能、碳能等等，尤其重要的是熔鹽在原子能、太陽能中的應(yīng)用。它也與閥、管、泵等相容性較好，Sandia研究中心(NSTTF)采用60% NaNO40% KNO3(solar salt)與硅石(silica sand)、石英石(quartzite rock)相結(jié)合進(jìn)行研究，研究表明在290～400℃之間，經(jīng)過553次循環(huán)試驗(yàn)后沒有出現(xiàn)填料腐蝕性問題。導(dǎo)熱油的使用溫度不超過400℃, 而成本較熔鹽貴。該平臺包括鹽泵、熔鹽爐、溫度控制系統(tǒng)、數(shù)值采集系統(tǒng)、閥門和管等。左遠(yuǎn)志等提出了一種熔融鹽斜溫層混合蓄熱單罐系統(tǒng), 并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。 在槽式熔融鹽傳熱蓄熱雙罐蓄熱系統(tǒng)中，熔融鹽既是傳熱工質(zhì)又是蓄熱工質(zhì)，基本工作原理為：白天太陽充足時，低溫熔融鹽從冷鹽罐抽出進(jìn)入槽式真空管集熱器，變成高溫熔融鹽后進(jìn)入熱鹽罐中儲存起來，同時熱鹽罐中抽出部分高溫熔融鹽進(jìn)入蒸汽發(fā)生器放熱，加熱水產(chǎn)生水蒸氣驅(qū)動蒸汽輪機(jī)發(fā)電，高溫熔融鹽在蒸汽發(fā)生器中放熱后變?yōu)榈蜏厝廴邴}再次進(jìn)入冷鹽罐。塔式高溫熔融鹽罐的儲存熔融鹽溫度為565℃，遠(yuǎn)高于槽式系統(tǒng)導(dǎo)熱油罐的386℃，可以獲得更大溫差，在相同情況下，塔式蓄熱系統(tǒng)可以比槽式蓄熱系統(tǒng)的蓄熱量大3倍左右。Solar two 塔式熔鹽電站示意圖 由于具有使用溫度較高、熱穩(wěn)定性好、比熱容高、對流傳熱系數(shù)高、粘度低、飽和蒸汽壓低、價格低等“四高三低”的優(yōu)勢，熔融鹽作為一種性能優(yōu)良的高溫傳熱蓄熱介質(zhì)，在太陽能熱發(fā)電、核電等高溫傳熱蓄熱領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用前景，在目前商業(yè)化運(yùn)行的太陽能熱發(fā)電站中已有近40%的電站采用了熔融鹽傳熱蓄熱技術(shù)。美國阿肯色大學(xué)的Skinner等開發(fā)了可以耐500℃高溫的混凝土，并使用熔融鹽作為傳熱流體對混凝土儲熱模塊進(jìn)行了測試，并且驗(yàn)證了添加界面緩沖材料對于克服混凝土開裂問題的有效性。由于放熱時高溫混凝土釋放熱量后溫度逐漸降低，流體吸收熱量后溫度沿著流程逐漸升高，這導(dǎo)致了放熱時固體混凝土和流體沿著流程方向都存在一個溫躍層區(qū)域。提高混凝土導(dǎo)熱系數(shù)可以有效提高儲熱系統(tǒng)的熱性能，并且隨著導(dǎo)熱系數(shù)的增加，放熱效率的增加會逐漸變慢。相同酸根的離子更容易混合后得到不同溫度范圍的共晶物。由于合金中的某些組分被選擇性地溶解，許多耐熱耐腐蝕合金的耐鋁腐蝕性能甚至比碳鋼還差。 1980年美國Birch enall 等采用合金作為相變材料,提出了3 種典型狀態(tài)平衡圖及計算二元合金熔化熵和熔化潛熱的方法。陳德明等提出了將鉛鉍共晶合金用于太陽熱發(fā)電高溫傳熱工質(zhì)的構(gòu)想并分析計算了其熱經(jīng)濟(jì)性等。目前，開發(fā)的重點(diǎn)是提高聚光器的效率，如提高反射面加工精度、研制高反射材料。玻璃金屬太陽能集熱管是一種新型的集熱管，目前在我國還處于開發(fā)階段，它比全玻璃真空集熱管的效率高若干倍，熱循環(huán)要好，不會發(fā)生管的凍裂，堅固耐用，可做成大、中、小各種太陽能集熱管，是一種理想的器材。直接照射接收器也稱空腔式接收器, 特點(diǎn)是接收器向載熱工質(zhì)的傳熱與入射陽光加熱受熱面在同一表面發(fā)生, 由于特定形狀的內(nèi)表面具有幾近黑體的特性, 可有效吸收入射的太陽能, 避免選擇性吸收涂層的問題。Solar Two 仍采用管狀接收器, 工作介質(zhì)為熔鹽, 在平均太陽輻射能流密度430KW/㎡條件下, ,將進(jìn)口溫度為288℃的熔鹽加熱到565℃,經(jīng)管道和泵輸往熱鹽罐儲存。上世紀(jì)80年代自適應(yīng)光學(xué)在近代精密光學(xué)中取得很大成功, 但由于控制系統(tǒng)極其復(fù)雜且價格高昂, 在太陽能上應(yīng)用一直是個難題。但此種設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和維修成本高，性價比不如單軸跟蹤好。但總體來說，我國的太陽能開發(fā)利用的水平還不是很高，國產(chǎn)太陽跟蹤器的精度也不是很好，還有待提高。ISCC 電站實(shí)現(xiàn)太陽能的高效利用，使聯(lián)合循環(huán)電站的效率達(dá)