试论我国太阳能热发电技术的发展

王建斌

摘 要：太阳能热发电是利用聚光器将太阳辐射能汇聚，通过热功循环来发电的技术。目前太阳能热发电有条件逐步成为担当基础电力负荷的新能源，成为我国新能源的重点发展对象。对太阳能热发电技术的主要类型和工作原理进行了阐述，分析了国内太阳能热发电技术的发展现状，简单指出了国内太阳能热发电存在的问题，尝试着给出了几点建议。最后，展望了国内太阳能热发电产业的发展前景。

關键词：太阳能 太阳能热发电技术 发展现状 发展前景

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（b）-0030-02

Abstract：Solar thermal power generation is a technology that use condensers to gather solar radiation and generate electricity through the thermal power cycle.At present， solar thermal power generation has gradually become a new energy source for basic electric power and the key object in energy domain.The main types and working principles of solar thermal power technology are elaborated . The development status and the problems of the solar thermal power technology in China are analyzed.And several suggestions are given.Finally，the development of domestic solar thermal power generation industry is prospected.

Key Words：Solar energy； Solar thermal power generation technology； Development status； Development prospect

太阳能热发电是将太阳能转化为热能，再将热能转化为电能的一种新能源应用技术。它利用各种聚光镜聚集太阳辐射，加热导热介质，经热交换后产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机机组发电。通过热交换器后的导热介质流体返回集热场再次加热，同时在系统中设置储热罐，存储富余的热能，在太阳能不足时对系统进行补给，从而加大了太阳能的利用效率[1]。

目前世界太阳能热发电的主要市场在西班牙、美国和中东-北非地区，一些新兴的太阳能热发电市场在南非、南美、澳大利亚、印度和中国[2]。中国计划到2020年底，太阳能年利用集热面积达到8亿m2，太阳能热发电装机达到500万kW。

1 太阳能热发电技术类型

太阳能热发电技术可分为聚光集热型技术和非聚光集热型技术。聚光集热型技术主要包括塔式、槽式、碟式和菲涅尔式四类，非聚光集热型技术主要包括太阳池和太阳能热气流发电。

1.1 塔式太阳能热发电技术

塔式太阳能热发电，是利用大规模的定日镜形成的定日镜场阵列，将阳光反射到位于中心接收塔顶部的吸热器，加热传热介质，经热交换后产生蒸汽，以驱动汽轮机发电。按传热工质分类，塔式太阳能热发电系统主要有空气、水、熔融盐等形式，其中空气作介质时采用多孔体传热方式，水或熔融盐作介质时采用管流换热方式。

1.2 槽式太阳能热发电技术

槽式太阳能热发电，是将大量的槽型抛物面聚光集热器串并联排列构成方阵，聚焦太阳能至真空集热管，输送至热交换器加热工质，产生过热蒸汽驱动汽轮机发电。

槽式发电系统目前技术相对成熟，应用最为广泛，结构部件简单，易于实现工业标准化批量生产和安装，对太阳的跟踪系统通常采取单轴跟踪系统，跟踪装置较为简化，并且出功均衡、并网友好，但其聚光比小，抗风性略差[1]。

1.3 碟式太阳能热发电技术

碟式太阳能热发电，使用旋转抛物面反射器将分散的阳光聚焦于一点，为斯特林发电机提供热能。斯特林发电机由斯特林热机和线性往复发电机两个部分组成。斯特林热机工作时，气体介质与活塞、置换塞及热核的相互作用使气体在气缸内完成“等温压缩—等容升温—等温膨胀—等容冷却”的斯特林循环，使活塞和置换塞形成有相位差的正弦往复振动，将热能转换为机械能。线性往复发电机动子受活塞或置换塞驱动做正弦往复运动，从而形成正弦变化的磁场发电，完成机械能到电能的转换[3]。

1.4 线性菲涅尔式太阳能热发电技术

线性菲涅耳式太阳能热发电，是通过跟踪太阳运动的条形反射镜将太阳辐射聚集到吸热管上，加热传热流体，并通过热力循环进行发电。

线性菲涅尔式发电系统风载荷低，结构简单，反射镜布置紧密，用地效率更高。吸热管无需进行真空处理，降低了技术难度和成本，因此系统总成本相对较低。但是由于聚光比低，运行温度不高，因此系统效率不高。

1.5 太阳池热发电技术

池水不同深度位置的含盐量不同，利用此特性可产生温度梯度，再通过热交换加热介质，实现热功循环，驱动汽轮机机组发电。

太阳池构造的理论基础：由于重力作用上层液体盐分浓度比下层液体盐分浓度低，稳定分层，上层充当保温层，下层盐分浓度高的溶液在太阳辐射的作用下温度不断升高直到达到最大值。

1.6 太阳能热气流发电技术

利用太阳能温室效应，加热太阳能集热棚中的空气，热空气在天棚中央的烟囱中上升，上升气流带动空气透平发电机发电。

太阳能集热棚是一个地面空气集热器，是一个近地面一定高度、罩着透明材料的大棚。阳光透过透明材料直接照射到大地上，大约有50%的太阳辐射能为土壤所吸收，其中1/3的热量加热罩棚内的空气，1/3的热量用于反射辐射和对流热损失。大地就是太阳能热气流电站的蓄热槽。

2 國内太阳能热发电发展现状

在我国，太阳能热发电起步较晚，发展较为缓慢，发展现状有以下特点。

2.1 尚处于系统示范阶段

国外太阳能热发电技术研究已开展50多年，而我国太阳能光热发电起步相对较晚，直到20世纪70年代才开始一些基础研究[4]。

2.2 建设成本相对较低

由于材料、人工、土建等成本低，所以我国建造大规模太阳能光热电站的建设成本明显低于国外。

2.3 示范项目重磅出台

2016年9月13日，国家能源局发布《关于建设太阳能热发电示范项目的通知》，共20个项目入选国内首批光热发电示范项目名单，总装机容量1349MW，我国光热发电已经到了新的历史转折点。

3 国内太阳能热发电存在的问题及建议

目前国内太阳能热发电产业正处于起步阶段，尚未形成产业规模，工程造价较高，技术装备制造能力弱，缺乏系统集成及运行技术状况，未攻克关键技术装备，形成完整产业链和系统集成能力。

出现这些问题的原因，一方面是国内太阳能热发电技术不够成熟，另一方面是国家太阳能热发电政策方面存在缺陷，影响了国内太阳能热发电技术的高速发展。

对此，提出几点建议：（1）建立相关研究机构，加强国际交流，完善技术短板；（2）完善相关保障政策制度，确保项目顺利实施；（3）建立合理完善的产业服务体系，明朗投资经营政策环境[5]。

4 太阳能热发电产业的发展前景

国际上，美国、西班牙等国太阳能热发电产业已蓬勃发展，商业化运营趋于成熟。在我国清洁能源中，太阳能热发电有条件逐步担当起基础电力负荷，成为我国新能源的重点发展对象。

虽然目前我国太阳能热发电刚刚起步，但国家十分重视太阳能热发电产业的发展。且与光伏发电、风电等新能源相比，太阳能光热发电具有诸多优点：（1）太阳能光热发电在一定程度上解决了储能问题，可实现24h连续发电，避免像光伏发电、风电那样出现严重的弃光弃风现象[6]。（2）光伏发电和风电在接入电网时具有不稳定性，而光热发电产业链除去聚光集热部分，后半部分与火电一致，在接入电网时稳定可靠。（3）在电力调度方面，光热发电具有更好的峰谷适应性，可以作为调峰能源。

在政策支持、行业商会大力推动以及企业积极参与下，我国太阳能热发电迎来巨大发展机遇。“十三五”时期，我国太阳能热发电装机规划了500万kW，随着示范项目的落地，市场前景可期[6]。

5 结语

尽管中国太阳能热发电起步晚，发展缓慢，商业化规模小，但在政府有关政策支持下，外加其比起光伏发电和风电存在诸多优势，太阳能热发电具有巨大发展潜力。由于处在起步阶段，问题是不可避免的，这就需要国家全力支持，方能使热发电行业稳定发展。此外，引进国外热发电站先进技术，完善国内研究机构，培养一批可以全面掌握先进热发电技术的人才，都对国内热发电行业发展具有重要意义。

参考文献

[1] 李木茁.青海光热发电示范项目实施情况监管调研报告[N].中国能源报，2018-01-08.

[2] 刘亚兰，韦建德，张雅娟.太阳能热发电技术的发展现状[J].企业改革与管理，2015（7）：117-118.

[3] 王鼎，时雨，胡婧婷，等.太阳能热发电技术综述及其在我国适用性分析[J].电网与清洁能源，2016，32（9）：151-156.

[4] 袁炜东.国内外太阳能光热发电发展现状及前景[J].电力与能源，2015，36（4）：487-490.

[5] 唐海涛，周兵，向树民.中国太阳能热发电产业的发展现状及前景[J].能源与节能，2014（12）：84-86.

[6] 叶伟.光热发电破障前行，或成新能源发展重头戏[N].中国高新技术产业导报，2017-03-20.