关键词：太阳能热发电；清洁能源；适用性分析
一、关于太阳能发热电技术的概述
太阳能热发电技术是将太阳辐射集中到一个区域后产生高温，从而实现传统的发电方式。因此，该技术只能与热机连接，从而形成一个完整的发电系统。太阳能发电系统的组成主要包括：热机、发电机、蓄热系统、集热系统和传热系统。在这个过程中，集热系统收集太阳，然后将收集到的太阳能通过传热系统传递给热机，热机产生动力，驱动发电机发电。太阳能热发电系统是根据不同的太阳能收集方法进行分类的，即不同类型的集热器，包括塔系统、槽系统、碟系统、烟囱系统和太阳能池。本文主要围绕前三个方面进行分析和研究。
二、太阳能热发电技术（STPG）的系统种类
2.1塔式太阳能发电技术（SCR）
塔式太阳能发电技术（SCR）集热系统是反射器与能源塔相结合的产物。反射器由分布在能量塔下的若干扇形反射镜组成。每一面镜子都追逐阳光，然后将阳光的焦点扩大到600 ~ 1000倍，将阳光反射到塔顶的接收器上，在这个过程中产生800 ~ 1000摄氏度的高温。在反射器扇形圆圈的中心矗立着一座能源塔。塔的顶部是一个接收器，用来接收和储存热能。然后，热量进入朗肯循环发电。
兰金循环系统在可控硅和火力发电中是相同的。一些可控硅热电转换也通过布雷顿循环系统实现。布雷顿循环属于开环系统，以周围空气为介质。该系统结构简单，具有成本低、稳定性好等优点，但运行效率相对较低，在发电过程中很少使用，只使用少量小型发电设备。可控硅光电转换效率在8% ~ 10%之间，投资成本在2万元~ 3.5万元/千瓦之间。投资金额随电站总容量的变化而变化。延庆1MWSCR电站已在北京投产。青海省德令哈50MWSCR电站和敦煌10MWSCR电站正在建设中。
2.2碟式太阳能发电技术（SDE）
基于斯特林循环的碟形太阳能发电技术（SDE）。该技术利用旋转抛物面反射器将所有散射的太阳光集中起来作为斯特林发电机的热能。该发电机由斯特林发动机和直线往复发电机两部分组成。斯特林发动机由气缸、位移塞、热核和活塞组成。惰性气体被封装在气缸内，气缸分为膨胀区和压缩区。热核核心由冷热交换器和蓄热器组成，蓄热器用于吸收太阳能，形成温度梯度。活塞压缩或膨胀气缸内的空气。位移塞将气体压缩到压缩区或膨胀区，使气体的温度升高或降低。活塞和位移塞用弹簧固定在气缸上，活塞的机械共振同相替换为90°。在斯特林发动机的工作过程中，通过活塞、位移塞和热核质量检测三者的相互作用，完成气缸内气体介质的斯特林循环，活塞与位移塞之间形成往复正弦振动，实现热能与机械能的转换。
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直线往复发电机是由活塞驱动或更换插头实现正弦往复运动，然后构成正弦磁场的变化，实现机械能转化为电能。在活塞的驱动下，实现了直线往复运动，从而实现了发电机将机械能转化为电能的目标。宁夏石子山有一个SDE示范机组，鄂尔多斯有一个1MWSDE电站。
2.3烟囱式太阳能发电技术（SUT）
烟囱太阳能发电是以温室效应和烟囱效应为基础的。系统内的集热棚为温室效应棚，末端开口，空气自由进入。所述烟囱设置在集热棚圆的中心，所述集热棚的上端为出风口位置；涡轮发电机安装在烟囱内。阳光引发温室效应，加热温室里的空气并使其升温。由于烟囱效应，集热器中的热空气上升到烟囱顶部，并从出风口排出，使汽轮发电机组运行发电。此时集热棚和烟囱内的气压开始下降。集热棚周围的空气由末端吸入，再由烟囱加热排出，形成连续稳定的气流。在SUT结构中，热阱下方的土壤是一种天然的蓄热装置，白天吸收，晚上释放，保证整个系统的连续运行。SUT光电转换效率约1.5%，投资成本2.6 - 4.6万元/千瓦。部分欧美国家已建成各电站装机容量50 ~ 100MW的示范工程，并计划在美国、印度等国建设SUT电站。内蒙古乌海现有电站为200kWSUT。
三、太阳能热发电技术在我国的适用性分析
通过对目前光电转换效率和投资成本的分析，蝶式太阳能发电技术的优势最为明显。其中，烟囱太阳能发电技术效率低，投资成本最高。通过对经济运行能力的分析，塔式太阳能发电技术和烟囱式太阳能发电技术适合建设大容量电站，单位投资成本随着装机容量的增加而降低。蝶式太阳能发电采用斯特林循环与线性往复相结合的方式，功率不大，不适用于大容量电站。
为了分析各种火力发电技术在中国的适应性，我们分析了各种发电技术对光密度的要求，我们的同事了解了中国的光情况。根据光密度的分类，中国主要分为三个方面：首先，辐射密度是最强的，功率密度在1500 ~ 2000千瓦?h /㎡，主要分布在中国的西北部，人口密度低的地方；第二，辐射密度为中等，光功率密度保持在1000 ~ 2000kW?h/m2之间。主要分布在华北、东北、西北和西南，人口密度中等。第三，辐射密度最低，光的功率密度是1000至1600千瓦?h /㎡，主要分布在中国东部、中部和南部中国，以及西北西南和南部部分地区，人口密度相对较大的地方。烟囱式太阳能发电技术可以利用这里的直射光或散射光发电。该技术对阳光辐射的要求较低，以上三个区域均满足要求。但由于该技术占地面积大，只能在人口稀少的地区使用。因此，在第一类和第二类人口密度较低的地区，该方法更为实用。塔式和蝶式发电技术可以通过直流光智能发电。阳光辐射功率密度要求在1500kW?h/m2以上，第一类和第二类区域仅部分满足要求。但它们巨大的占地面积使得它们非常适合在人口稀少的地区使用。综上所述，蝶式发电技术的优势是显而易见的。烟囱式发电技术可以通过散射光来发电。因此，烟囱发电技术将是我国未来新能源研究与开发的新方向。
四、结语
全球变暖和社会发展是当前两大问题，以石油为代表的化石能源也日益枯竭，价格也出现较大波动。随着经济的发展，大量的化石燃料被消耗，导致污染气体的排放增加。太阳能作为一种新型的清洁能源，已成为人们十分关注的研究课题。此外，各国政府也加大了对太阳能发电技术的研究力度，制定了相关的分红政策，全面促进太阳能发电技术的进步和发展。
参考文献：
[1]高子涵，侯元元，潘锐焕. 我国太阳能光热发电技术专利分析[J]. 中国科技信息，2014，（11）：35-38.
[2]杨青，霍文，郑伟，赵勇，赵丽，王胜利. 太阳能热气流发电技术研究进展及其在新疆戈壁沙漠地区的应用潜力[J]. 沙漠与绿洲气象，2012，6（6）：1-7.
论文作者:刘运来
论文发表刊物:《房地产世界》2019年4期
论文发表时间:2019/8/7
标签：技术论文; 烟囱论文; 太阳能论文; 系统论文; 太阳能发电论文; 电站论文; 活塞论文; 《房地产世界》2019年4期论文;