【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, 封接處應力較小。根據(jù)焊料的不同又可分為鉛封和鋁封。而要達到上述要求, 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 關鍵設備 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)運行的光熱發(fā)電電站總?cè)萘窟_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。有機工質(zhì)由于其低沸點、高壓力的特性, 在低溫熱源條件下, 也可以獲得較高的蒸氣壓力差, 推動汽輪機作功。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。通過蒸汽輪機的擴容做功，提高聯(lián)合循環(huán)效率。從這種太陽跟蹤器的運行情況來看，它的運行狀況良好，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計的，它具有最理想的光學性能，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，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)量達到世界先進水平，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行了實驗研究。另外，隨著組分數(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)生化學反應，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，并且隨著放熱的進行，溫躍層逐漸向下游移動；同時發(fā)現(xiàn)，隨著放熱的進行，溫躍層占據(jù)的長度也逐漸增加；，放熱效率為84％。同時對其力學性能和熱學性能進行了分析。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)華達州To n o p ah附近的Nye County建設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)運行太陽能熱發(fā)電站正在建設之中，其中包括位于西班牙Extremadura的裝機容量為50MW的Extremasol1電站，；西班牙的Extresol3電站，裝機容量為50MW，；Solana Generating Station電站，位于美國Gila Bend，裝機容量為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)、化學反應介質(zhì)以及核反應介質(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鹽的熔融體，但現(xiàn)已包括氧化物熔體和熔融有機物。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，推動汽輪機發(fā)電。該電站在1983一1986年成功運行, 為未來電站的建設提供了大量的資料。Solar Two由于增加了蓄熱系統(tǒng),使太陽塔輸送電能的負載因子高達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)動汽輪機發(fā)電機組或燃氣輪機發(fā)電機組發(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年開始運行的由9個槽式系統(tǒng)組成的太陽能熱發(fā)電站總裝機容量達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構(gòu)，也對太陽能熱發(fā)電技術(shù)做了不少應用性基礎實驗研究，并在天津建造了一套功率為1kW的塔式太陽能熱發(fā)電模擬實驗裝置，在上海建造了一套功率為1kW的平板式低沸點工質(zhì)太陽能熱發(fā)電模擬實驗裝置。20世紀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)運行。1901年美國工程師在美國加州安裝7350W的太陽能蒸汽機實驗運行，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)建設部頒布實施的《關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》、《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》。太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應過程產(chǎn)生的能量。第1章 緒論 研究背景 隨著經(jīng)濟社會的不斷發(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。近年來風電項目得到兇猛發(fā)展，但由于風能具有間歇性、隨機性、不可控、不可調(diào)等特點，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行有所沖擊，導致風電在能源結(jié)構(gòu)中的作用受到很大限制。四、設計說明書應包括的內(nèi)容太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的進展和現(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)電關鍵技術(shù)；太陽能熱發(fā)電技術(shù)的關鍵設備以及選型；太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)集成及設計；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。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、設計應完成的圖紙無六、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、當前各類網(wǎng)站上發(fā)表的相關論文和信息；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。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。相比于其他能源，太陽能具有以下特點：首先，太陽能使用時沒有廢物排出。2005年12月5日，建設部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應用技術(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)生高溫熱能進而發(fā)電，較之非聚光式，該技術(shù)效率高，更具應用前景。1950年，前蘇聯(lián)設計了世界第一座塔式太陽能熱發(fā)電站的小型實驗裝置，第一次對太陽能熱發(fā)電技術(shù)進行了基礎性的、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研究。這對我國在太陽能領域的應用開發(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，%%；建造費用由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年投入運行, , 共有定日鏡1818臺, 每臺定日鏡面積40㎡。Solar Two塔式試驗電站蓄熱系統(tǒng)從1996年一直運行到1999年結(jié)束, 是目前最成熟的熔鹽蓄熱系統(tǒng)?，F(xiàn)已停運多年,目前定日鏡已有30%以上的玻璃無法滿足設計要求, 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90年代CSP的研究進入了相對的低谷。儲熱材料的腐蝕性、不穩(wěn)定性等嚴重影響著其在CSP 系統(tǒng)的應用。常用的高溫蓄熱材料可分為顯熱式和潛熱式。 熔鹽在能源領域中被廣泛應用，涉及原子能、太陽能、化學電能、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)合進行研究，研究表明在290～400℃之間，經(jīng)過553次循環(huán)試驗后沒有出現(xiàn)填料腐蝕性問題。導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。左遠志等提出了一種熔融鹽斜溫層混合蓄熱單罐系統(tǒng), 并進行了實驗研究。 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入槽式真空管集熱器，變成高溫熔融鹽后進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}再次進入冷鹽罐。塔式高溫熔融鹽罐的儲存熔融鹽溫度為565℃，遠高于槽式系統(tǒng)導熱油罐的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域具有非常重要的應用前景，在目前商業(yè)化運行的太陽能熱發(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行了測試，并且驗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。提高混凝土導熱系數(shù)可以有效提高儲熱系統(tǒng)的熱性能，并且隨著導熱系數(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)濟性等。目前，開發(fā)的重點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80年代自適應光學在近代精密光學中取得很大成功, 但由于控制系統(tǒng)極其復雜且價格高昂, 在太陽能上應用一直是個難題。但此種設備結(jié)構(gòu)復雜，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 電站實現(xiàn)太陽能的高效利用，使聯(lián)合循環(huán)電站的效率達