太阳能热发电技术分析

周李庆

（西藏自治区能源研究示范中心，西藏 拉萨 850001）

能源问题已经成为当前我国社会经济发展过程中所面临的一项重要问题，尤其是化石燃料趋于枯竭，能源危机日益加剧，这就给人类社会的持续发展形成严重制约，人类社会试图通过可再生能源开发来缓解生态问题。太阳能作为一种清洁能源，具有优良的发展空间，因而探讨太阳能热发电技术具有一定现实意义。

1 太阳能热发电技术

太阳能为清洁型能源，空间分布稳定性不足，因而太阳能的开发与利用难度较大。近年来随着太阳能利用技术的不断进步，太阳能光伏发电技术得以形成，以聚光器、吸收器、跟踪和热能存储技术为代表。对这四种技术进行比较，聚光器技术与吸收器技术的价值在于获取大量太阳光源，但却无法有效解决太阳光热能的分布不稳与低密度等问题。热能存储技术在于收集太阳光源的同时，能够通过有效方式控制热量损失，从而满足后期能源需求［1］。正因为太阳能的密度较低且分布不稳定，因而太阳能资源的获取难度较大，开发利用成本较高，但实际上太阳能热发电前期投入完成后，后期所带来的收益将是非常可观的，政府对太阳能热发电技术的支持力度也比较大。为实现太阳能热发电技术的推广应用，当前须要致力于新材料研发，科学控制太阳能热发电技术的研发开发成本。近年来在科学技术的支持下，太阳能光伏电池技术与聚光太阳能技术得以形成，并在太阳能热发电技术中扮演着重要的角色［2］。

2 太阳能热发电技术常见模式对比分析

在太阳能热发电技术研究过程中，太阳能电池片企业已初具规模，并将太阳能电池片分为多种类型，包括结晶系、多结合系、有机系等，其中结晶硅型的应用较为广泛。随着科技研发力度不断加大，太阳能热发电模式趋于多样化，太阳能开发逐步迈进新的阶段，以集热器作为关键技术形态，按照类型不同将集热器分为平板型光伏发电系统和聚光型光伏发电系统。

2.1 平板型光伏发电系统

平板型光伏发电系，其组成结构复杂，包括太阳能电池板、直流保护与汇集系统、交流保护与开关系统等，该系统的运行以汇线箱为关键点，在逆变器的作用下，直流电源向单相或三相交流电转变，交流电的电压与频率趋于符合。一般情况下，大规模并网型光伏电站中，平板型光伏发电系统具有良好的适用性，实际应用中为保证系统运行的稳定性，需设计好直流线路、交流线路等，并以单轴或双轴追踪系统来协调作用，旨在延长照射时间，以提高利用率，从而提高太阳发电效果。在追踪原理下，组件的驱动是依靠太阳方位角旋转来实现的，由此可知平板型光伏发电系统的应用对地理位置要求较高。但其优点在于结构简单，施工便捷，所需材料成本日趋下降，综合投资成本可控。但平板型光伏发电系统也存在一定的不足，其运输成本高、维护难度大，且实际发电效率并不理想［3］。

2.2 聚光型发电系统

聚光型发电技术属于一种规模较大的光伏发电技术，在并网型太阳能发站的应用价值较高，且此类电厂的规模约为兆瓦以上。聚光型发电技术具有较强的经济性，便于维护，对占地面积要求不高，在场地方面无平整度等限制。按照类别的不同，可将聚光型发电系统划分以下三种类型：

2.2.1 槽式聚光热发电系统。该技术实际应用时间比较早，与其他技术相比也比较成熟，是聚光型发电系统中的重要技术形式。该技术用聚光器为槽型抛物面，当太阳光聚焦于此后反射至聚热管，在管内热载体的作用下，水受热形成水蒸气，带动汽轮机发电。就槽式聚热发电系统的应用来看，其集热主要是通过抛物面槽型反光镜、热接收器、集热器等基础结构协调作用来实现的，该系统具有较强的经济性和实用性。

2.2.2 塔式聚光热发电系统。塔式聚光技术的应用，在聚光周围布设定日镜阵反射的作用下，接受器聚焦太阳光，内部促进热能转化，随着涡轮机的驱动，发电机得以运行发电。塔式聚光热发电系统可与传统热燃煤电厂协调作用，建立循环蒸汽涡轮机发电系统，具有良好的经济效益。

2.2.3 蝶式斯特林聚光热发电系统。蝶式斯特林聚光热发电系统的组成结构复杂，包括旋转抛物面反射镜、吸热器、跟踪装置及热功能转换装置等，将这些装置安装于双轴跟踪支撑装置上，在保证定项跟踪的同时，促进了发电的形成，并且持续发电。蝶式斯特林聚光热发电系统的优势在于，不仅具有塔式系统的优点，还弥补了塔式吸热器热损方面的不足，后期维护难度较小，便于成本控制，在实际应用中可满足大规模应用需求。但与此同时，蝶式斯特林聚光热发电系统也存在一定的不足，其在实际应用中需要占据较大的面积，发电过程中消耗材料较多，且发电效率并不是十分理想［4］。

通过对三种不同类型聚光式热发电系统进行分析，明确其在规模、成本、运行维护、年净效率等方面的实际情况并进行对比，可知槽式热发电系统更具应用性与经济性。

3 结语

当今社会环境下，能源危机日趋严重，以化石燃料获取能源的企业纷纷致力于太阳能热发电的技术研究与开发，以缓解经济发展与能源危机之间的矛盾。中国社会经济发展过程中对能源的需求较大，结晶硅太阳能电池及其组件的生产规模也比较大。随着科学技术的不断进步，未来太阳能热发电技术将不断完善，成本也会有所降低，并在电网建设与发展中发挥着重要的作用。