摘要：槽式太阳能光热发电技术是最早实现商业化运营的太阳能光热发电技术，相对于其他太阳能光热发电技术，它具有技术成熟、发电成本低和容易与化石燃料形成混合发电系统的优点。
本文从技术层面对槽式太阳能光热发电系统进行了详细的介绍，重点关注镜场布置的设计和计算，以西藏拉萨地区为例，设计一个50MW的槽式光热发电系统，为实际工程应用提供准确的理论计算基础。
1.计算条件：
选定西藏拉萨地区，设计一个50MW槽式发电系统。设计具体参数假定如下：
（1）系统输出电功率为50MW；
（2）采用导热油VP-1作为传热介质；
（3）采用无蓄热系统及辅助锅炉；
（4）槽式集热系统导热油温度最高可达400℃，实际参与换热的导热油温度一般为393℃。综合考虑导热油温度和汽轮机的最大热效率，蒸汽轮机的进汽参数定为370℃，3.6MPa；
（5）背汽轮机相对内效率为80%，忽略发电机机械损失及系统内部其他管道以及换热器的热损失；
原则性热力系统图：
2.系统组成
2.1槽式太阳能镜场
根据发电量50MW计算出需要进入发电系统的热量165.31MW，这些热量全部由镜场提供。
槽式太阳能发电所需要的集热面积，计算公式如下：
Qturbine-input为汽轮机设计热输入，W；QDNI为直接辐射,W/m2；QHCEtl为集热单元热损失,W/m2；QSFPtl为电站管道热损失,W/m2；ηop为光学效率。
F0为集热器的失配因子；f1为集热管外管的灰尘系数；f2为集热管遮挡系数；f3为集热管外管投射率；f4集热管吸收率；f5为其他因素；f6为跟踪和机械转动误差；f7为几何误差；f8为镜面反射率；f9为镜面灰尘系数；f10为集中因子。
Fhl为集热单元热损失因子；FA0～FA6为集热单元热损失系数；TSFout为集热管出口温度，℃；TSFin为集热管入口温度，℃；Ta为环境温度，℃；Vwind为当地风速，m/s；Dsca为聚光镜开口宽度，m。
集热器选用EuroTroughET150，长度150m，开口宽度5.75m，平均焦距2.1m，开口面积为817.5m2。集热管选用2008 Schott PTR70真空管。管内工质选用VP-1，设计入口温度296℃，出口温度393℃；设计管道热损失取10 W/m2。
拉萨地区天气资料由NREL网站下载提供，平均DNI约为700W/m2，环境温度取8.3℃，风速1.8 m/s。
式中：FP1，FP2，FP3为管道热损失系数，经验取值分别为0.001693,-1.683×10-5和6.78×10-8；Tsfindesign为设计入口温度，℃；Tsfoutdesign为设计出口温度，℃；QSPFDesign为设计管道热损失，W/m2。
根据上述参数和公式，可以计算出：ηop=75.19%；QHCEtl=27.66 W/m2；QSFPtl=12.4334 W/m2；QTurbine-input=165.31MW。
因此
需要集热单元数为：339978.5/817.5=415.87≈416个，所以集热场面积为416×817.5=340080 m2。
2.2导热油系统
导热油是一种特殊的合成油，它将集热管中收集的热量，通过管道系统输送给换热器。本工程导热油采用Therminol VP-1,入口温度296度，出口温度393度。
循环泵、回收容器和膨胀箱是导热油系统的主要部件。
2.3换热系统
换热系统将导热油的热量依次传递给给水，将给水加热为过热蒸汽。它连接着太阳能热源的传热回路和蒸汽发电系统的蒸汽回路。换热系统相当于传统意义上的锅炉。
换热系统由预热器、蒸汽发生器和过热器三部分组成。系统忽略换热器换热损失。
2.4蒸汽发电系统
蒸汽发电系统由常规的汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、除氧器以及给水泵组成。
从过热器出来的过热蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，做完功的饱和蒸汽进入凝汽器凝结成饱和水，由凝结水泵输送至轴封加热器加热，再经由除氧器继续加热除氧，由给水泵升压进入换热系统吸收热量循环做功。
主要设备参数
2.5 系统热经济性分析
由原则性热力系统图可以看出，发50MW的电，换热器系统需提供165.31MW的热量，即蒸汽发电系统的热效率为30.24%。太阳能镜场吸收太阳光热量为238.056MW，整个槽式发电系统的热效率为21.00%。
与常规的燃煤电厂比较，假设锅炉热效率为90%，年利用小时数取4000。则50MW的槽式太阳能发系统每年可节约标煤耗约90364t（标煤低位发热值取29.27MJ/kg），减少二氧化碳排放物22.23万t（假设收到基碳含量为60%，即节约1t标煤可减少2.46t二氧化碳排放物）,减少二氧化硫排放物约2168.7t（假设收到基硫含量为1.5%，即节约1t标煤可减少24kg二氧化硫排放物）。
参考文献：
[1]徐永邦,王芳.槽式太阳能热发电站的设计[J].太阳能,2011(13):18-22.
论文作者:李迪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/28
标签：系统论文; 蒸汽论文; 光热论文; 太阳能论文; 温度论文; 损失论文; 导热油论文; 《电力设备》2018年第35期论文;