关键词：太阳能；光热发电；技术特点；应用进展
引言：
随着我国社会经济不断发展，对能源的需求量也越来越大。而不可再生资源的过程消耗造成资源短缺问题越来越严重，现如今能源危机已成为困扰全球发展的大问题。因此，人们对可再生资源的利用关注度越来越高，太阳能、风能等都是可再生资源，而且污染小，对生态环境保护也具有积极的作用。因此，为了实现我国社会经济的可持续发展，研发和应用新能源已成为我国发展建设过程中的重要内容。
1、太阳能热发电技术概述
太阳能作为一种清洁能源之所以被人们开发利用的时间不长是因为太阳热能的低密度、间歇性、空间分布不断变化等特点，使太阳能的收集和利用比较困难。因此，要想研发太阳能光伏发电技术，必须要找到有效地收集和利用太阳能的方法，也是太阳能热发电技术的关键。因此太阳能光伏发电技术有四个关键技术，即聚光器技术、吸收器技术、跟踪技术和热能存储技术。聚光器技术、吸收器技术主要是研究如何更高效地获取太阳光源，难点在于解决太阳光热能的低密度、分布不断变化等特点；热能存储技术攻克的难点在于如何将收集到的太阳光源存储起来，并减少热量的损失，以备在阴天、下雨、夜间等无太阳光源时提供能量。
尽管太阳能是一种天然的、清洁的、可再生的能源，但由于太阳能所具有的低密度、间歇性、空间分布不断变化等特点，造成其开发利用投入的成本较高，阻碍了人们对太阳热能的开发。但是太阳热能技术一旦前期投入完成（固定投入），后期将带来可观的经济效益，再加上化石燃料对地区环境带来的负面影响及其本身的不可再生性，促使各国政府转向大力支持太阳热能的开发。太阳能热发电这基础的四方面技术解决的核心在于新型材料的研发。当前太阳能发电技术主要是太阳能光伏（PV）电池技术和聚光太阳能（CSP）技术。
2、太阳能光热发电技术特点与应用范围
2.1塔式集热系统
塔式集热系统又称集中型系统，其集热系统由数以千计带有双轴太阳追踪系统的平面镜(称为定日镜)和1座(或数座)中央集热塔构成。每个定日镜都有独立的跟踪系统，可单轴跟踪也可双轴跟踪，可开环控制也可闭环控制；但都需要将太阳光反射到集热塔的接收器上。定日镜的远距离跟踪是个技术难题，定日镜的任何微小传动间隙都将造成反射光线不能照到集热器上；尤其在风力的推动下，光斑的晃动会造成聚焦点温度严重不均匀。
集热塔上的接收器相当于火电厂的锅炉，可接收来自镜场的热量；接收器分为间接照射和直接照射2种。间接照射接收器先利用太阳能加热受热面，再通过受热壁面将热量向介质传递。管状接收器就属于这一种类型，其工作温度一般在500℃以上；由于光斑的晃动和其他外力的干扰，会造成温度场的非均匀，导致加热介质泄漏及吸热器烧毁。集热塔上的接收器一般设置预热器、蒸发器及再热器，以提高工作效率。接收器对介质的流动性要求较高，如发现介质缺少或介质未循环流动，应立即启动保护措施，调整镜场角度或隔离接收器，避免接收器过热，造成热介质泄漏和吸热器烧毁。集热塔上部的工作温度较高，应制定严格的操作规范，禁止在接收器工作时登塔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆塔式集热系统对供电的可靠性要求很高，一旦定日镜失电，其形成的光斑将不再受控，产生的高温足以给塔架及其他受热物带来致命伤害。另外，成千上万面镜子也容易使人产生光盲等伤害。
2.2槽式集热系统
槽式集热系统由多个槽型抛物面聚光集热器经串并联组合而成，槽型抛物面焦点即为集热管所在位置。槽型抛物面也需跟踪系统，随太阳转动；槽式集热系统对传动系统的精准度和抗风性有很高的要求。
槽式集热系统的危险点在于吸热管的破碎以及集热管两边的转轴处，前者由于热流密度的非均匀性造成非均匀的温度场，从而会产生较大的应力；后者由于吸热管需要随抛物面旋转，集热管中的高温传导物质一旦泄漏，其自身温度即可引燃造成火灾。槽式集热系统一旦失电，将会造成集热管超温，其介质可能发生化学分解等反应，影响安全运行。
2.3碟式光热发电
碟式光热发电系统由碟式反射镜、接收器和发电机组成。利用旋转抛物面的碟式反射镜将太阳光聚焦到一个焦点，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，驱动发动机进行发电。碟式系统的太阳能接收器随着碟形反射镜跟踪太阳的运动而运动，克服了塔式光热发电系统余弦效应引起的损失问题，光热转换效率也因此得到提高。和槽式不同的是，碟式接收器将太阳光聚焦于旋转抛物面的焦点上，而槽式接收器则将太阳光聚焦于圆柱抛物面的焦线上。
2.4菲涅尔式集热系统
菲涅尔式集热系统由槽式光热发电系统衍生而来，由2组对称的菲涅尔结构的镜面及固定的集热管组成，镜面结构的控制相对简单，集热管的安装与维护相比槽式简单，效率略低。由于该系统热流密度的非均匀性会造成温度场的非均匀性，可能造成较大的应力损伤，易引发吸热管破碎。
3、太阳能光热发电技术的发展和应用
和其他能源相比，太阳能不仅是可再生能源，而且清洁无污染，符合可持续发展及环保理念，是未来发展建设过程中必不可少的重要能源。随着科学技术的不断发展，太阳能必然会得到越来越广泛的应用。在商业化发电中，最后进行太阳能发电的技术方式是槽式光热发电技术，随着科技的不断发展，现如今槽式光热发电技术在其他行业也得到了较为普遍的应用。和发达国家的槽式光热发电技术相比，目前我国的太阳能发电技术水平还较为落后，对槽式光热发电技术的应用也具有一定的局限性，没有将槽式光热发电技术的优热充分发挥出来。
近年来，我国对太阳能的应用研究力度不断加大，投入了大量的人力、物力和财力进行太阳能建设，对太阳能光热发电技术的发展路线及方向，取得了重要的研究成果。例如，对槽式太阳能光热发电技术的未来发展方向，就可以向着两个方向进行细化发展。这两个方向分别是导热油槽式发电和熔盐糟式发电两种发展模式。而对于塔式光热发电技术，也在很多大型项目中得到了较为重要的应用，其未来发展也可以根据需求不同，向着熔盐塔式发电和水工质塔式发电两个方向发展。在太阳能光热发电中，碟式光热发电的效率较高，因此是未来太阳能的重要利用方式。目前我国对碟式光热发电进行了大量的研究，并且建立了多项相关热发电实验系统。相信在不远的将来，我国在太阳能应用方面必然会取得瞩目的成就。
4、结束语
太阳能作为一种可再生的清洁能源，目前已在多个领域得到广泛的应用，而且在未来发展过程中也具有极大的潜力。特别是随着人们环保意识的不断提高，开发应用太阳能这一清洁能源，更是社会经济发展的必然要求。
参考文献：
[1]戴剑丰,汤奕,曲立楠,等.太阳能光热与风力发电协调优化控制研究[J].计算机仿真,2017,(10):73-77.
[2]于雪峰,何云,蒋中华,等.浅淡太阳能光热发电储热熔盐产业发展现状[J].盐科学与化工,2017,(10):1-4.
[3]许岩.中国太阳能光热发电技术研究现状[J].能源与节能,2016,(6):84-86.
论文作者:戴佳栩 周姣
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第19期
论文发表时间:2020/3/16
标签：光热论文; 太阳能论文; 技术论文; 接收器论文; 抛物面论文; 系统论文; 太阳论文; 《科学与技术》2019年第19期论文;