【正文】 式，是一個(gè)性?xún)r(jià)比問(wèn)題，要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用來(lái)選擇不同跟蹤方式。近年來(lái)，我國(guó)太陽(yáng)能檢測(cè)中心開(kāi)發(fā)出太陽(yáng)能集熱器性能測(cè)試系統(tǒng)，其中就包括了太陽(yáng)跟蹤器。該跟蹤器采用地平坐標(biāo)系跟蹤方式，主要由水平回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)、垂直回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)、2臺(tái)步進(jìn)電機(jī)以及集熱器臺(tái)架組成。集熱裝置固定在臺(tái)架平面上，水平轉(zhuǎn)臺(tái)相當(dāng)于集熱裝置的方位軸，由一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，繞垂直于當(dāng)?shù)厮矫娴妮S旋轉(zhuǎn)，對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。從這種太陽(yáng)跟蹤器的運(yùn)行情況來(lái)看，它的運(yùn)行狀況良好，跟蹤誤差也不是很大。但總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)的太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的水平還不是很高，國(guó)產(chǎn)太陽(yáng)跟蹤器的精度也不是很好，還有待提高。 定日鏡定日鏡由剛性金屬結(jié)構(gòu)支撐, 通過(guò)控制系統(tǒng)調(diào)整方位和角度, 實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光線的準(zhǔn)確跟蹤接收, 并聚集反射太陽(yáng)光線進(jìn)入塔頂?shù)慕邮掌鲀?nèi)。定日鏡由反射鏡、跟蹤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、鏡架及基座組成, 是塔式電站最關(guān)鍵也是最昂貴的部件, 美國(guó)Solar 2 億美元投資中, 定日鏡占52%。目前, 定日鏡的控制精度、運(yùn)行穩(wěn)定性和安全可靠性及降低建造成本是定日鏡研究開(kāi)發(fā)的主要內(nèi)容。Solar One 試驗(yàn)電站示意圖美國(guó)在塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)方面, 除建成Solar Two電站外, 還開(kāi)發(fā)研制了一種新型的張膜式定日鏡,其反射鏡由鍍銀聚合物薄膜覆蓋于薄金屬箔上制成, 然后張緊到金屬構(gòu)架上, 。這種薄膜定日鏡的制造成本較低, 不到玻璃反射鏡。鏡面積120m2的定日鏡(西班牙研制) 太陽(yáng)能混合發(fā)電技術(shù) 太陽(yáng)能燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)技術(shù)（ISCC）ISCC( Integrated solar bined cycle) 最早由Luz公司于90年代提出該系統(tǒng)是在燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)的基礎(chǔ)上，采用槽式集熱系統(tǒng)作為太陽(yáng)能鍋爐，從給水系統(tǒng)中抽取高溫給水送至太陽(yáng)能蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生高壓飽和蒸汽，再送回鍋爐中進(jìn)行過(guò)熱和再熱。通過(guò)蒸汽輪機(jī)的擴(kuò)容做功，提高聯(lián)合循環(huán)效率。ISCC 電站實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的高效利用，使聯(lián)合循環(huán)電站的效率達(dá)到65% 以上。當(dāng)系統(tǒng)中太陽(yáng)能年均貢獻(xiàn)率( 太陽(yáng)能熱轉(zhuǎn)化電量占電站總發(fā)電量的比率)在1%——2% 時(shí)，太陽(yáng)能熱—電轉(zhuǎn)化率為40%——42%，遠(yuǎn)高于槽式太陽(yáng)能熱電站( 平均效率35%) 。 當(dāng)年貢獻(xiàn)率增至9%時(shí)，太陽(yáng)能熱轉(zhuǎn)化效率降至32%——33%。ISCC不僅可以有效節(jié)省化石燃料，減少溫室氣體的排放，而且其汽輪機(jī)擴(kuò)容成本也低于單純太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。 根據(jù)NREL的評(píng)估，ISCC電站的投資成本約為1．5美元/W，發(fā)電成本約為8美分/( kWh)，均小于標(biāo)準(zhǔn)的槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站( 投資成本: 3 美元/W。 發(fā)電成本: 17美分/( kWh)，部分抵消了太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)高成本的劣勢(shì)。此外，通過(guò)傳統(tǒng)化石燃料的調(diào)節(jié)，能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定高效的運(yùn)行。 光煤互補(bǔ)聯(lián)合循環(huán)技術(shù)(SACPG) 由于太陽(yáng)能能流密度較低而且受到晝夜、天氣等因素的影響, 太陽(yáng)能與常規(guī)能源組合來(lái)形成新的熱力學(xué)循環(huán), 從多能源互補(bǔ)的能量梯級(jí)利用理念出發(fā), 綜合交叉能源科學(xué)與化學(xué)科學(xué)等理論和方法, 以太陽(yáng)能集熱與化石燃料化學(xué)能品位互補(bǔ)的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程為突破口, 研究太陽(yáng)能集熱與用能系統(tǒng)的物理能品位匹配方法, 探索多能源品位互補(bǔ)的熱化學(xué)能量釋放新機(jī)理, 闡明太陽(yáng)能和化石燃料化學(xué)能品位互補(bǔ)的能的綜合梯級(jí)利用原理。光煤互補(bǔ)聯(lián)合循環(huán)技術(shù)( Solar Aided Coal Fired Power Generation) 于20世紀(jì)90年代提出，目的是解決目前太陽(yáng)能熱發(fā)電成本高和系統(tǒng)效率較低的問(wèn)題。1997年，IEA 和SolarPACES 把光煤互補(bǔ)系統(tǒng)列為短中期太陽(yáng)能熱利用規(guī)劃路線。該系統(tǒng)利用燃煤電站工作介質(zhì)溫度變化范圍大的特點(diǎn)，采用集熱部件，與給水系統(tǒng)螯合，通過(guò)給水的預(yù)熱，減少煤炭的消耗量，提高整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率。美國(guó)的Colorado 項(xiàng)目于2010 年7 月開(kāi)始運(yùn)行，是世界上第一座以并網(wǎng)發(fā)電模式工作的光煤互補(bǔ)聯(lián)合循環(huán)電站，配置集熱島容量為4MW(電站總?cè)萘?4MW)，集熱面積25899㎡，傳熱工質(zhì)為礦物油，利用太陽(yáng)輻射加熱工質(zhì)，通過(guò)熱交換器，將給水加熱至260℃，然后送回省煤器，進(jìn)行過(guò)熱和再熱。光煤互補(bǔ)聯(lián)合循環(huán)技術(shù)，提高了電廠運(yùn)行效率3%——5%，減少了2000t溫室氣體排放。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)。SACPG系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是集熱島系統(tǒng)與熱力系統(tǒng)之間通過(guò)熱能傳遞，能夠參與任何形式的吸熱過(guò)程，將飽和水轉(zhuǎn)化為飽和蒸汽。 減少了蒸汽輪機(jī)的抽氣流量，優(yōu)化系統(tǒng)效率，同時(shí)減少了煤炭的消耗量。隨著集熱島部件成本的進(jìn)一步降低，發(fā)電成本將低于6美分/(kWh)，具備了與傳統(tǒng)化石能源競(jìng)爭(zhēng)的能力。 常規(guī)循環(huán)和ORC循環(huán)聯(lián)合發(fā)電循環(huán)常規(guī)的太陽(yáng)能熱發(fā)電循環(huán)的發(fā)電效率較低、成本過(guò)高, 很難在現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。太陽(yáng)能分散性強(qiáng)!能流密度低的特性, 適合得到低溫?zé)嵩? 與低溫有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)(ORC)有著潛在的聯(lián)系。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(dòng)汽輪機(jī)作功。采用常規(guī)太陽(yáng)能熱發(fā)電循環(huán)和低溫有機(jī)制冷劑朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng), 通過(guò)有機(jī)朗肯循環(huán)對(duì)余熱進(jìn)行再利用, 從而提高太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率、降低發(fā)電成本。選擇合適的ORC工質(zhì),設(shè)計(jì)高效ORC汽輪機(jī), 實(shí)現(xiàn)常規(guī)熱發(fā)電循環(huán)和ORC 循環(huán)之間的合理匹配, 是目前需要解決的重要問(wèn)題。 熱電——光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)太陽(yáng)能熱電一光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)由聚光系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、聚光光伏系統(tǒng)、熱電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及其他輔助系統(tǒng)組成在聚光、分光條件下, 各子系統(tǒng)中的能量傳輸特性和能量轉(zhuǎn)換特性, 是提高復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)效率、降低系統(tǒng)成本的基礎(chǔ)性科學(xué)間題。需要對(duì)太陽(yáng)能熱電一光電復(fù)合發(fā)電原理與能量流程進(jìn)行深人研究, 揭示其中能量分配和轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律,完善復(fù)合發(fā)電原理,為復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)。構(gòu)建太陽(yáng)能熱電一光電復(fù)合發(fā)電效率模型與優(yōu)化設(shè)計(jì)理論, 研究各子系統(tǒng)的特性參數(shù)對(duì)系統(tǒng)總轉(zhuǎn)換效率的影響,建立太陽(yáng)能高效熱電一光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法, 實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間的最佳匹配。建立復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的可靠性分析與評(píng)價(jià)模型, 為提高太陽(yáng)能熱電一光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的可靠性提供重要的理論指導(dǎo)。 太陽(yáng)能光熱發(fā)電用玻璃技術(shù)將超白玻璃基片按照要求切割成一定規(guī)格尺寸, 在對(duì)其進(jìn)行磨邊、清洗, 然后送入平彎結(jié)合的鋼化爐進(jìn)行鋼化成型, 再通過(guò)人工或機(jī)械吸盤(pán)置于上片臺(tái)上, 根據(jù)輸送軌道上的速度保持基片間留有3——5 cm 的間隙。用中性洗滌劑清洗, 再用拋光劑通過(guò)盤(pán)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(gè)新鮮的表面。用滾刷去除留在基片上的拋光劑等雜物, 并用去離子水進(jìn)行清洗, 使玻璃基片上表面有一個(gè)非常潔凈的表面。用敏化劑均勻的噴在玻璃基片上表面, 使玻璃表面產(chǎn)生一個(gè)敏化層, 將活化劑溶液噴涂到有敏化層的玻璃基片上, 使玻璃表面產(chǎn)生一個(gè)超級(jí)敏化層。將銀液和還原劑同時(shí)均勻噴涂于超級(jí)敏化層上產(chǎn)生均勻的銀層, 用鈍化劑對(duì)銀層進(jìn)行鈍化, 將鈍化后的玻璃用高壓風(fēng), 通過(guò)風(fēng)刀吹掉水及其化學(xué)反應(yīng)殘物, 并用加熱的方法將其烘干, 通過(guò)淋漆機(jī)均勻的將底漆淋于鈍化層表面, 再將面漆通過(guò)淋漆機(jī)均勻的淋于底漆上, 然后涂上環(huán)氧丙烯酸涂層的抗紫外線保護(hù)漆, 烘干,最后進(jìn)行鏡面的清洗、檢驗(yàn)、包裝入庫(kù)。目前國(guó)內(nèi)能夠生產(chǎn)太陽(yáng)能熱發(fā)電用企業(yè)僅有浙江大明玻璃集團(tuán), 國(guó)外有德國(guó)f|solar公司和Interf loat公司。能夠生產(chǎn)玻璃鏡基板的企業(yè)產(chǎn)能如表所示。表2 生產(chǎn)玻璃鏡基板的企業(yè)公司 產(chǎn)能/(t/d )金晶科技1800南 玻 420耀皮玻璃 550信義玻璃 500 華爾潤(rùn) 700中航特玻600 PPG 1200皮爾金頓600 在歐美國(guó)家, 太陽(yáng)能熱發(fā)電于20世紀(jì)60年代起步, 目前已進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段。我國(guó)在太陽(yáng)能熱發(fā)電方面剛剛起步, 一些地方開(kāi)始建設(shè)相關(guān)電站。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(guó)、西班牙以及中東地區(qū)。聚光型太陽(yáng)能熱發(fā)電( CSP)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最樂(lè)觀的預(yù)測(cè)是到2030 年CSP 技術(shù)可占到電力供應(yīng)的7%,到2050年進(jìn)一步增長(zhǎng)到25%。國(guó)際能源署、歐洲太陽(yáng)能熱能發(fā)電協(xié)會(huì)和綠色和平組織的預(yù)測(cè)CSP 到2030 年在全球能源供應(yīng)份額中將占3%——% , 到2050 年占8%——%, 到2050 年CSP裝機(jī)容量將達(dá)到830GW, 每年新增41GW。在未來(lái)5——10年內(nèi)累計(jì)年增長(zhǎng)率將達(dá)到17%——27% 。2015——2020 年, 中國(guó)的太陽(yáng)熱發(fā)電項(xiàng)目將以每年500——800 MW 的速度增長(zhǎng)。 2020——2030 年, 中國(guó)的太陽(yáng)能熱發(fā)電會(huì)以平均每年1——2GW左右的速度發(fā)展。 2030——2050 年, 中國(guó)的太陽(yáng)能熱發(fā)電進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展時(shí)期, 在2030年的規(guī)?；A(chǔ)上, 以年平均15%或更高的速度增長(zhǎng)。 熱管技術(shù) 熱管是一種具有高導(dǎo)熱性能的傳熱元件, 它依靠自身內(nèi)部液體工質(zhì)的相變傳輸熱量而無(wú)需外加動(dòng)力, 具有傳熱效率高、等溫性能好、熱流密度可以自動(dòng)調(diào)節(jié)、熱流方向具有可逆性、熱二極管和熱開(kāi)關(guān)特性、結(jié)構(gòu)可以按需要靈活布置及高可靠性等特點(diǎn), 其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和傳熱特征在工程中已得到了廣泛的應(yīng)用和研究。典型的熱管結(jié)構(gòu)由管殼、吸液芯和端蓋構(gòu)成。管內(nèi)抽成負(fù)壓后, 充以適量的工作液體, 使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔材料中充滿(mǎn)液體后加以密封。管的一端為加熱段（管內(nèi)為蒸發(fā)段）, 另一端為冷卻段（管內(nèi)為冷凝段）, 根據(jù)應(yīng)用需要在加熱段和冷卻段中間可布置絕熱段。熱管的工作原理是當(dāng)熱管的一端加熱段受熱時(shí), 這一段管內(nèi)蒸發(fā)段的工作液體蒸發(fā)汽化, 蒸汽在壓差下流向熱管的另一端（冷凝）段放出熱量傳給管外（冷卻段）的冷卻介質(zhì), 冷凝段內(nèi)蒸汽凝結(jié)成液體, 液體在多孔吸液芯的毛細(xì)力作用下, 回流至蒸發(fā)段, 循環(huán)使用。如此往復(fù), 熱量從熱管的一端傳至另一端。熱管的用途、種類(lèi)和型式很多, 常用的分類(lèi)方法有：1按熱管管內(nèi)工作溫度分為：低溫?zé)峁堋⒊責(zé)峁?、中溫?zé)峁堋⒏邷責(zé)峁埽?. 按熱管工作液體回流動(dòng)力分辦吸液芯熱管、重力熱管、重力輔助熱管、旋轉(zhuǎn)熱管等；：銅一水熱管、碳鋼一水熱管、鋁一丙酮熱管、不銹鋼一鈉熱管等。目前工業(yè)中廣泛使用的熱管為重力熱管（兩相閉式熱虹吸管）, 同普通熱管相比, 重力熱管無(wú)吸液芯, 熱管內(nèi)工質(zhì)在冷凝段蒸汽冷卻為液體后, 靠自身重力流回?zé)峁艿恼舭l(fā)段, 而不是靠吸液芯的毛細(xì)力, 因此重力熱管的蒸發(fā)段必須置于冷凝段的下方。重力熱管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、工作可靠, 已在許多行業(yè)中發(fā)揮巨大作用,在太陽(yáng)能熱利用中也已取得優(yōu)異成績(jī)。熱管工作原理第4章 關(guān)鍵設(shè)備 真空集熱管槽式太陽(yáng)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(guò)可伐過(guò)渡) 密封聯(lián)接。 玻璃管與金屬管夾層內(nèi)抽真空以保護(hù)吸收管表面的選擇性吸收涂層, 同時(shí)降低集熱損失。在槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中, 槽型拋物面反射鏡為線聚焦裝置, 陽(yáng)光經(jīng)聚光器聚集后, 在焦線處成一線型光斑帶, 真空集熱管放置在此光斑上, 吸收聚焦后的陽(yáng)光, 加熱管內(nèi)的工質(zhì)。真空集熱管的性能要求是: 吸熱面的寬度要大于光斑帶的寬度, 以保證聚焦后的陽(yáng)光不溢出吸收范圍。 具有良好的吸收太陽(yáng)光性能。 在高溫下具有較低的輻射率。 具有良好的導(dǎo)熱性能。具有良好的保溫性能。而要達(dá)到上述要求, 真空集熱管需要解決以下五個(gè)問(wèn)題: 金屬與玻璃之間的聯(lián)接問(wèn)題。 高溫下的選擇性吸收涂層問(wèn)題。 金屬吸收管與玻璃管線膨脹量不一致的問(wèn)題。 如何最大限度提高集熱面的問(wèn)題。 消除夾層內(nèi)殘余或產(chǎn)生的氣體的問(wèn)題。金屬與玻璃之間的聯(lián)接方式主要有: 膠聯(lián)接、密封圈聯(lián)接、熱壓封聯(lián)接和熔封聯(lián)接等。對(duì)于真空集熱管, 要想長(zhǎng)期在一定溫度下保持較高的真空度,目前主要采用熱壓封聯(lián)接和熔封聯(lián)接。熱壓封是利用塑性較好的金屬作為焊料, 在加壓、加熱的條件下, 將金屬封蓋和玻璃封接在一起。根據(jù)焊料的不同又可分為鉛封和鋁封。熱壓封技術(shù)具有以下四個(gè)優(yōu)點(diǎn):, 低于玻璃的應(yīng)變溫度, 封接后可以不退火。, 封接過(guò)程在幾分鐘內(nèi)完成, 生產(chǎn)效率高。, 對(duì)金屬封蓋與玻璃之間的膨脹系數(shù)的差別要求低, 。由于熱壓封的焊材所能承受的溫度較低, 故采用熱壓封聯(lián)接的真空集熱管適合在低于200℃ 的工作溫度下長(zhǎng)期工作。溫度過(guò)高, 直接影響其壽命, 甚至出現(xiàn)漏氣。金屬與玻璃之間的封接熔封也叫火封, 即利用火焰將玻璃熔化后, 將金屬和玻璃封接在一起。根據(jù)金屬與玻璃的線膨脹系數(shù)之間差異, 這種封接可分為匹配封接和非匹配封接。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。非匹配封接指膨脹系數(shù)相差較大的玻璃和金屬之間的封接, 封接處應(yīng)力大, 為了消除玻璃和金屬膨脹系數(shù)相差較大而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力, 一般采用兩種方法一是采用延展性好的薄壁金屬管與玻璃封接,靠金屬的塑性變形來(lái)消除內(nèi)應(yīng)力。 另一種是借助一種膨脹系數(shù)介于金屬與玻璃之間的過(guò)渡材料, 將非匹配封接轉(zhuǎn)化為匹配封接。目前金屬與玻璃之間的過(guò)渡材料廣泛采用可伐合金, 如4J29等。 太陽(yáng)能選擇性吸收涂層對(duì)集熱器的集熱效率影響很大, 涂層的太陽(yáng)能吸收率a 與涂層的熱輻射率。比值越大, 集熱效率越高。反之, 效率越低。一般情況下, 要想達(dá)到高的太陽(yáng)能吸收率a 并不難,難的是要在保持高的吸收率的同時(shí)又要保持低的發(fā)射率。, 但隨著溫度的升高, 發(fā)射率逐漸加大, 集熱效率降低。鋁一氮/鋁涂層是當(dāng)前使用最廣泛, 也是最成熟的選擇性吸收涂層, 它在10℃以下使用時(shí),。有研究表明鋁一氮/鋁涂層在30 ℃ 時(shí), 。但對(duì)于槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電, 集熱管內(nèi)工作溫度一般在400℃左右,從耐熱性、耐久性等方面考慮, 鋁一氮/鋁涂層不適合在這一溫度下長(zhǎng)期使用的。德國(guó)、以色列、美國(guó)和澳大利亞等國(guó)許多研究機(jī)構(gòu)已