周李慶

（西藏自治區(qū)能源研究示范中心，西藏 拉薩 850001）

能源問題已經(jīng)成為當(dāng)前我國社會經(jīng)濟發(fā)展過程中所面臨的一項重要問題，尤其是化石燃料趨于枯竭，能源危機日益加劇，這就給人類社會的持續(xù)發(fā)展形成嚴(yán)重制約，人類社會試圖通過可再生能源開發(fā)來緩解生態(tài)問題。太陽能作為一種清潔能源，具有優(yōu)良的發(fā)展空間，因而探討太陽能熱發(fā)電技術(shù)具有一定現(xiàn)實意義。

1 太陽能熱發(fā)電技術(shù)

太陽能為清潔型能源，空間分布穩(wěn)定性不足，因而太陽能的開發(fā)與利用難度較大。近年來隨著太陽能利用技術(shù)的不斷進步，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)得以形成，以聚光器、吸收器、跟蹤和熱能存儲技術(shù)為代表。對這四種技術(shù)進行比較，聚光器技術(shù)與吸收器技術(shù)的價值在于獲取大量太陽光源，但卻無法有效解決太陽光熱能的分布不穩(wěn)與低密度等問題。熱能存儲技術(shù)在于收集太陽光源的同時，能夠通過有效方式控制熱量損失，從而滿足后期能源需求［1］。正因為太陽能的密度較低且分布不穩(wěn)定，因而太陽能資源的獲取難度較大，開發(fā)利用成本較高，但實際上太陽能熱發(fā)電前期投入完成后，后期所帶來的收益將是非常可觀的，政府對太陽能熱發(fā)電技術(shù)的支持力度也比較大。為實現(xiàn)太陽能熱發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用，當(dāng)前須要致力于新材料研發(fā)，科學(xué)控制太陽能熱發(fā)電技術(shù)的研發(fā)開發(fā)成本。近年來在科學(xué)技術(shù)的支持下，太陽能光伏電池技術(shù)與聚光太陽能技術(shù)得以形成，并在太陽能熱發(fā)電技術(shù)中扮演著重要的角色［2］。

2 太陽能熱發(fā)電技術(shù)常見模式對比分析

在太陽能熱發(fā)電技術(shù)研究過程中，太陽能電池片企業(yè)已初具規(guī)模，并將太陽能電池片分為多種類型，包括結(jié)晶系、多結(jié)合系、有機系等，其中結(jié)晶硅型的應(yīng)用較為廣泛。隨著科技研發(fā)力度不斷加大，太陽能熱發(fā)電模式趨于多樣化，太陽能開發(fā)逐步邁進新的階段，以集熱器作為關(guān)鍵技術(shù)形態(tài)，按照類型不同將集熱器分為平板型光伏發(fā)電系統(tǒng)和聚光型光伏發(fā)電系統(tǒng)。

2.1 平板型光伏發(fā)電系統(tǒng)

平板型光伏發(fā)電系，其組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括太陽能電池板、直流保護與匯集系統(tǒng)、交流保護與開關(guān)系統(tǒng)等，該系統(tǒng)的運行以匯線箱為關(guān)鍵點，在逆變器的作用下，直流電源向單相或三相交流電轉(zhuǎn)變，交流電的電壓與頻率趨于符合。一般情況下，大規(guī)模并網(wǎng)型光伏電站中，平板型光伏發(fā)電系統(tǒng)具有良好的適用性，實際應(yīng)用中為保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，需設(shè)計好直流線路、交流線路等，并以單軸或雙軸追蹤系統(tǒng)來協(xié)調(diào)作用，旨在延長照射時間，以提高利用率，從而提高太陽發(fā)電效果。在追蹤原理下，組件的驅(qū)動是依靠太陽方位角旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，由此可知平板型光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用對地理位置要求較高。但其優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單，施工便捷，所需材料成本日趨下降，綜合投資成本可控。但平板型光伏發(fā)電系統(tǒng)也存在一定的不足，其運輸成本高、維護難度大，且實際發(fā)電效率并不理想［3］。

2.2 聚光型發(fā)電系統(tǒng)

聚光型發(fā)電技術(shù)屬于一種規(guī)模較大的光伏發(fā)電技術(shù)，在并網(wǎng)型太陽能發(fā)站的應(yīng)用價值較高，且此類電廠的規(guī)模約為兆瓦以上。聚光型發(fā)電技術(shù)具有較強的經(jīng)濟性，便于維護，對占地面積要求不高，在場地方面無平整度等限制。按照類別的不同，可將聚光型發(fā)電系統(tǒng)劃分以下三種類型：

2.2.1 槽式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)。該技術(shù)實際應(yīng)用時間比較早，與其他技術(shù)相比也比較成熟，是聚光型發(fā)電系統(tǒng)中的重要技術(shù)形式。該技術(shù)用聚光器為槽型拋物面，當(dāng)太陽光聚焦于此后反射至聚熱管，在管內(nèi)熱載體的作用下，水受熱形成水蒸氣，帶動汽輪機發(fā)電。就槽式聚熱發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用來看，其集熱主要是通過拋物面槽型反光鏡、熱接收器、集熱器等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)作用來實現(xiàn)的，該系統(tǒng)具有較強的經(jīng)濟性和實用性。

2.2.2 塔式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)。塔式聚光技術(shù)的應(yīng)用，在聚光周圍布設(shè)定日鏡陣反射的作用下，接受器聚焦太陽光，內(nèi)部促進熱能轉(zhuǎn)化，隨著渦輪機的驅(qū)動，發(fā)電機得以運行發(fā)電。塔式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)可與傳統(tǒng)熱燃煤電廠協(xié)調(diào)作用，建立循環(huán)蒸汽渦輪機發(fā)電系統(tǒng)，具有良好的經(jīng)濟效益。

2.2.3 蝶式斯特林聚光熱發(fā)電系統(tǒng)。蝶式斯特林聚光熱發(fā)電系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包括旋轉(zhuǎn)拋物面反射鏡、吸熱器、跟蹤裝置及熱功能轉(zhuǎn)換裝置等，將這些裝置安裝于雙軸跟蹤支撐裝置上，在保證定項跟蹤的同時，促進了發(fā)電的形成，并且持續(xù)發(fā)電。蝶式斯特林聚光熱發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，不僅具有塔式系統(tǒng)的優(yōu)點，還彌補了塔式吸熱器熱損方面的不足，后期維護難度較小，便于成本控制，在實際應(yīng)用中可滿足大規(guī)模應(yīng)用需求。但與此同時，蝶式斯特林聚光熱發(fā)電系統(tǒng)也存在一定的不足，其在實際應(yīng)用中需要占據(jù)較大的面積，發(fā)電過程中消耗材料較多，且發(fā)電效率并不是十分理想［4］。

通過對三種不同類型聚光式熱發(fā)電系統(tǒng)進行分析，明確其在規(guī)模、成本、運行維護、年凈效率等方面的實際情況并進行對比，可知槽式熱發(fā)電系統(tǒng)更具應(yīng)用性與經(jīng)濟性。

3 結(jié)語

當(dāng)今社會環(huán)境下，能源危機日趨嚴(yán)重，以化石燃料獲取能源的企業(yè)紛紛致力于太陽能熱發(fā)電的技術(shù)研究與開發(fā)，以緩解經(jīng)濟發(fā)展與能源危機之間的矛盾。中國社會經(jīng)濟發(fā)展過程中對能源的需求較大，結(jié)晶硅太陽能電池及其組件的生產(chǎn)規(guī)模也比較大。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，未來太陽能熱發(fā)電技術(shù)將不斷完善，成本也會有所降低，并在電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。