摘要：随着全球能源消耗的不断增加以及环境污染的加重，太阳能成为人们赖以生存和持续发展的重要技术手段。人们对其进行的探索与研究也开始增加，这预示着未来太阳能发电技术将在社会发展中扮演重要的角色。在本文当中我们几个类型的太阳能热发电技术进行了分析，主要是针对其原理、技术特点以及在我国的适用性做了分析，根据相关的太阳能热发电技术的参数、各地的光照、人口密度等情况，深入研究了太阳能热发电技术的适用性。
关键词：太阳能热发电(STPG)；清洁能源；适用性分析
引言
太阳能本身就是一种可再生能源，而且其本身属于清洁能源，所以在生活和工作当中其作用也越来越受大家的欢迎，它的主要作用之一就是实现太阳能与电能的转换，太阳能电池就是通过太阳能来进行工作的。太阳能热电站是通过讲太阳光汇聚到一起，把水烧热到沸腾最终变成水蒸气，之后来进行发电。对于保护环境、节约能源、保护环境以及推动经济发展来说，太阳能的开发和利用具有十分重要的意义。
一、关于太阳能发热电技术的概述
太阳能热发电技术就是在面积上将太阳辐射浓缩之后产生高温，从而再通过常规的方式进行发电，所以该技术只能够和热发电机进行连接，之后构成一个完整的发电系统。太阳能热发电系统的构成主要包括：热机、发电机、蓄热贮能系统、集热系统以及热传输系统等组成。在该过程中，集热系统将太阳聚集到一起，之后通过热传输系统将聚集到一起的太阳能传递给热机，热机在产生动力，进而带动发电机动作，进行发电。太阳能热发电系统根据太阳能的采集方式不同，也就是集热器的类型不同进行分类，主要包括塔式系统、槽式系统、碟式系统、烟囱式系统以及太阳池。在本文当中我们主要针对前三种进行了分析和研究。
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)当中的集热系统是通过反射器与能量塔组合成的。其中反射器的组成是由分布在能量塔下的多个呈扇形的反射镜组合成的，各个反射镜对阳光进行追，之后把阳光焦聚扩大到600～1000倍向塔顶接收器的反射，在这个过程中会产生800～1000摄氏度的高温；反射器的扇形圆心矗立着能量塔，在塔顶是接收器，接收器是用来接收和储存热能的；之后热能送入朗肯循环系统进行发电。
朗肯循环系统在SCR中和火力发电当中的朗肯循环系统是一样的。有一些SCR也的热电转换也是通过布雷顿循环系统实现的。布雷顿循环属于开环系统，它以周边的空气作为介质，系统的结构简单，成本和稳定性都具有优势，但是运行的效率比较低，所以在发电过程中用的比较少，只有一些小型的发电设备会用到。SCR进行光电转换的效率在8％至10％之间，投资成本在2～3.5万元／kW之间，随着发电站的总容量的变化投资金额出现变化。在我国北京投产延庆发电站1MWSCR，正在建设中的有青海的德令哈50MWSCR发电站以及敦煌10MWSCR发电站。
2.2碟式太阳能发电技术(SDE)
以斯特林循环为基础的碟式太阳能发电技术(SDE)。该技术借助旋转的抛物面反射器聚集起所有的分散阳光，作为斯特林发电机发电的热能。该发电机组成分为两部分：斯特林热机、线性往复发电机。斯特林热机的组成是气缸、置换塞、热核以及活塞。将惰性气体封装到气缸中，封装时分成膨胀区、压缩区两个区域；冷、热交换机与蓄热器组成热核，用来吸收太阳能同时形成一个温度梯度；活塞对气缸内的气体进行压缩或者是膨胀控制；置换塞能够把气体压到压缩区或者是膨胀区当中，对气体的温度和进行升高和降低。在气缸上用弹簧将活塞和置换塞进行固定，同时在相位上把活塞的机械谐振置换成90°。在斯特林热机工作的过程中，通过活塞、置换塞及热核质检的相互作用，完成气体介质在气缸内的斯特林循环，同时使活塞和置换塞之间形成往复的正弦振动，实现热能与机械能之间的转换。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆线性往复发电机是在活塞或置换塞的驱动下实现正弦往复运动，进而构成了一个正弦变化的发电磁场，实现了机械能转换成电能。在活塞驱动下实现的线性往复运动，进而实现发电机将机械能转换为电能的目标。在我国宁夏石嘴山现有1台SDE的示范机组，在鄂尔多斯还有一台1MWSDE发电站正在运行。
2.3烟囱式太阳能发电技术(SUT)
烟囱式太阳能发电技术(SUT)是以温室效应以及烟囱效应为基础的技术。系统当中的集热棚就是温室效应棚，在末端位置是开放的，空气可以自由的进人；在集热棚圆心处树立烟囱，棚顶端是空气的出口位置；在烟囱内部放置涡轮发电机。在阳光照射下触发集热棚的温室效应，棚内的空气被加热同时升温。因为烟囱的效应，集热棚内的热空气上升到烟囱的顶部，由空气出口处排出，同时引起涡轮发电机动作产生电能。此时在集热棚以及烟囱中的气压开始下降，集热棚周边的空气由末端被吸入，之后被加热再次排出烟囱，成为一种连续并且稳定的气流。在SUT的结构中，位于集热棚下边的土壤就是储存热能的天然装置，在白天对热能进行吸收，在晚上的时候释放出来，确保整个系统的机组能够连续运行。SUT的光电转换效率大概是1.5％，投资成本在2.6～4.6万元／KW。欧美的一些国家建有相关的示范项目，每个发电站的容量是50kW～100MW之间，同时计划在美国、印度等国家建设SUT发电站。在我国内蒙古乌海现有发电站200kWSUT。
三、太阳能热发电技术在我国的适用性分析
根据目前的光电转换效率以及投资成本进行分析，蝶式太阳能发电技术的优势最为明显；其中，烟囱太阳能的发电技术发电效率极低、投资成本最高。根据经济运行的容量来分析，塔式太阳能发电技术和烟囱式太阳能发电技术都比较适合用在大容量发电站的构建当中，而且单位的投资成本是跟着装机容量的增加而降低的；而蝶式太阳能发电技术当中用到的斯特林循环以及线性往复的发电机组合使用功率不高，在大容量发电站当中不太合适。
想要分析各种热能发电技术在我国的适应性，我们分析了各类发电技术对于光照密度的要求，同事对我国的光照情况进行了了解。根据光照的密度进行分类，我国主要分为三类地区：第一类，辐射密度最强，功率密度在1500～2000kW•h／㎡之间，主要分布在我国的西北地区，该地区的人口密度较低；第二类，辐射密度中等，光照的功率密度保持在1000～2000kW•h／㎡之间，主要分布的地区是华北、东北以及西北和西南等地区，这些地方的人口密度属于中等水平；第三类，辐射密度最低，光照的功率密度在1000～1600kW•h／㎡之间，主要分布在华东、中南以及西南和西北南部的部分地区，这些地区的人口密度比较大。烟囱式太阳能发电技术可以利用此处的直射光或者是散射光进行发电，该技术对阳光的辐射要求低，以上三类地区都符合要求；但是，该技术的占地面积较大，所以只能在人口稀少的地区进行使用，因此一类地区以及二类地区中一些人口密度小的地方比较实用。塔式与蝶式发电技术智能通过直射光进行发电，阳光的辐射功率密度需要自爱1500kW•h／m2以上，只有一类和二类的部分地区符合要求。但是它们的占地面积大，所以适合在人烟稀少地区使用。综上所述，蝶式发电技术的优势明显。烟囱式发电技术可利用散射光进行发电、结构简单，具有一定的研究价值。因此，烟囱式发电技术将是我国新能源未来研究和发展的新方向。
四、结语
全球气候变暖以及社会发展是目前的两大课题，而以石油为代表的石化能源也日益枯竭，同时价格也出现了很大的波动。随着经济的发展大量的化石燃料被消耗，导致了污染气体的排放量也不断增加。而太阳能作为一种新型的清洁能源成为大家十分关注的研究课题，而且各个国家和政府也加大了太阳能发电技术的研究，同时制定了相关的股利政策，全面推动太阳能发电技术的进步与发展。
参考文献
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[3]孙勇,孙田丰.我国太阳能光伏发电技术应用综述[J].科技创新与应用,2016(27):88.
论文作者:吴海燕
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/2
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