太陽能光熱發(fā)電是新能源利用的一個重要方向。它可以大大降低太陽能發(fā)電的成本，主要形式有槽式、塔式，碟式(盤式)三種系統(tǒng)。

太陽能光熱發(fā)電是指：利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機的工藝，從而達到發(fā)電的目的。采用太陽能光熱發(fā)電技術，避免了昂貴的硅晶光電轉換工藝，可以大大降低太陽能發(fā)電的成本。而且，這種形式的太陽能利用還有一個其他形式的太陽能轉換所無法比擬的優(yōu)勢，即太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個小時仍然能夠帶動汽輪發(fā)電。

太陽能光熱發(fā)電-形式

[1]一般來說，太陽能光熱發(fā)電形式有槽式、塔式，碟式(盤式)三種系統(tǒng)。

槽式系統(tǒng)

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，是將多個槽型拋物面聚光集熱器經(jīng)過串并聯(lián)的排列，加熱工質，產(chǎn)生高溫蒸汽，驅動汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。

20世紀80年代初期，以色列和美國聯(lián)合組建了LUZ太陽能熱發(fā)電國際有限公司。從成立開始，該公司集中力量研究開發(fā)槽式拋物面聚光反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。從1985年-1991年的6年間，在美國加州沙漠相繼建成了9座槽式太陽能熱發(fā)電站，總裝機容量353.8MW，并投入網(wǎng)營運。經(jīng)過努力，電站的初次投資由1號電站的4490美元/KW降到8號電站的2650美元/kW，發(fā)電成本從24美分/KWh降到8美分/KWh。

為繼續(xù)推動太陽能熱發(fā)電的發(fā)展，以色列、德國和美國幾家公司進行使用，他們計劃在美國內(nèi)華達州建造兩座80MW槽式太陽能熱電站，兩座100MW太陽能與燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)電站。在西班牙和摩洛哥分別建造135MW和18MW太陽能熱發(fā)電站各一座。

建于西班牙的Acurex槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，借助槽形拋物面聚光器將太陽光聚焦反射到接收聚熱管上，通過管內(nèi)熱載體將太陽光聚焦反射到接收聚熱管上，通過管內(nèi)熱載體將水加熱成蒸汽，推動汽輪機發(fā)電。作為太陽能量不足時的備用，系統(tǒng)配備有一個輔助燃燒爐，用天然氣或燃油來產(chǎn)生蒸汽。

要提高槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的效率與正常運行，涉及到兩個方面的控制問題，一個是自動跟蹤裝置，要求使得槽式聚光器時刻對準太陽，以保證從源頭上最大限度的吸收太陽能，據(jù)統(tǒng)計跟蹤比非跟蹤所獲得的能量要高出37.7%。另外一個是要控制傳熱液體回路的溫度與壓力，滿足汽輪機的要求實現(xiàn)系統(tǒng)的正常發(fā)電。針對這兩個控制問題，國內(nèi)外學者都展開了研究，取得了一定的研究進展。

目前，德州華園新能源應用技術研究所與中科院電工所、清華大學等科研單位聯(lián)手研制開發(fā)的槽式太陽能中高溫熱利用系統(tǒng)，設備結構簡單、而且安裝方便，整體使用壽命可達20年，可以很好的應用于槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。由于太陽能反射鏡是固定在地上的，所以不僅能更有效地抵御風雨的侵蝕破壞，而且還大大降低了反射鏡支架的造價。更為重要的是，該設備技術突破了以往一套控制裝置只能控制一面反射鏡的限制。采用菲涅爾凸透鏡技術可以對數(shù)百面反射鏡進行同時跟蹤，將數(shù)百或數(shù)千平方米的陽光聚焦到光能轉換部件上(聚光度約50倍，可以產(chǎn)生三、四百度的高溫)，改變了以往整個工程造價大部分為跟蹤控制系統(tǒng)成本的局面，使其在整個工程造價中只占很小的一部分。

同時對集熱核心部件鏡面反射材料，以及太陽能中高溫直通管采取國產(chǎn)化市場化生產(chǎn)，降低了成本，并且在運輸安裝費用上降低大量費用。這兩項突破徹底克服了長期制約槽式太陽能在中高溫領域內(nèi)大規(guī)模應用的技術障礙，為實現(xiàn)太陽能中高溫設備制造標準化和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模化運作開辟了廣闊的道路。

塔式系統(tǒng)

1973年，世界性石油危機的爆發(fā)刺激了人們對太陽能技術的研究與開發(fā)。相對于太陽能電池的價格昂貴、效率較低，太陽能熱發(fā)電的效率較高、技術比較成熟。許多工業(yè)發(fā)達國家，都將太陽能熱發(fā)電技術作為國家研究開發(fā)的重點。從1981-1991年10年間，全世界建造了裝機容量500kW以上的各種不同形式的兆瓦級太陽能熱發(fā)電試驗電站余座，其中主要形式是塔式電站，最大發(fā)電功率為80MW。由于單位容量投資過大，且降低造價十分困難，因此太陽能熱發(fā)電站的建設逐漸冷落下來。

但對塔式太陽能熱發(fā)電的研究開發(fā)并未完全中止。1980年美國在加州建成太陽I號塔式太陽能熱發(fā)電站，裝機容量10MW。經(jīng)過一段時間試驗運行后，在此基礎上又建造了太陽II號塔式太陽能熱發(fā)電站，并于1996年1月投入試驗運行。

碟式(盤式)系統(tǒng)

盤式(又稱碟式)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是世界上最早出現(xiàn)的太陽能動力系統(tǒng)。近年來，盤式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要開發(fā)單位功率質量比更小的空間電源。盤式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)應用于空間，與光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，具有氣動阻力低、發(fā)射質量小和運行費用便宜等優(yōu)點，美國從1988年開始進行可行性研究，計劃在近期進行發(fā)射試驗。例如，1983年美國加州噴氣推進試驗室完成的盤式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其聚光器直徑為11m，最大發(fā)電功率為24.6kW，轉換效率為29%。1992年德國一家工程公司開發(fā)的一種盤式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率為9kW，到1995年3月底，累計運行了17000h，峰值凈效率20%，月凈效率16%，該公司計劃用100臺這樣的發(fā)電系統(tǒng)組建一座MW的盤式太陽能熱發(fā)電示范電站。

盤式(又稱碟式)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)(拋物面反射鏡斯特林系統(tǒng))是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收在拋物面的焦點上，接收器內(nèi)的傳熱工質被加熱到750℃左右，驅動發(fā)動機進行發(fā)電。

美國熱發(fā)電計劃與Cummins公司合作，1991年開始開發(fā)商用的7千瓦碟式/斯特林發(fā)電系統(tǒng)，5年投入經(jīng)費1800萬美元。1996年Cummins向電力部門和工業(yè)用戶交付7臺碟式發(fā)電系統(tǒng)，計劃1997年生產(chǎn)25臺以上。Cummins預計10年后年生產(chǎn)超過1000臺。該種系統(tǒng)適用于邊遠地區(qū)獨立電站。

太陽能光熱發(fā)電-商業(yè)化前景

以上三種系統(tǒng)性能比較。三種系統(tǒng)目前只有槽式線聚焦系統(tǒng)實現(xiàn)了商業(yè)化，其他兩種處在示范階段，有實現(xiàn)商業(yè)化的可能和前景。三種系統(tǒng)均可單獨使用太陽能運行，安裝成燃料混合(如與天然氣、生物質氣等)互補系統(tǒng)是其突出的優(yōu)點。

就幾種形式的太陽熱發(fā)電系統(tǒng)相比較而言，槽式熱發(fā)電系統(tǒng)是最成熟，也是達到商業(yè)化發(fā)展的技術，塔式熱發(fā)電系統(tǒng)的成熟度目前不如拋物面槽式熱發(fā)電系統(tǒng)，而配以斯特林發(fā)電機的拋物面盤式熱發(fā)電系統(tǒng)雖然有比較優(yōu)良的性能指標，但目前主要還是用于邊遠地區(qū)的小型獨立供電，大規(guī)模應用成熟度則稍遜一籌。應該指出，槽式、塔式和盤式太陽能光熱發(fā)電技術同樣受到世界各國的重視，并正在積極開展工作。