许继刚  王正

（中国电力工程顾问集团公司，北京 100011）

    [摘要] 全世界太阳能热发电技术主要有三种形式：槽式系统、塔式系统和碟式系统，本文分别阐述了它们各自的特点，并介绍了当前各类系统的工程应用情况。

    [关键词] 太阳能热发电；发展；现状

前言

太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程中所产生的能量。据测算,太阳每秒照于地球上的能量相当于500 万t 煤。可以说,太阳能就是人类“用之不竭”的可再生能源。根据有关预测，21世纪的全球能源结构将发生重大变化，太阳能和其它可再生能源将替代石油和煤炭，逐渐成为世界能源的主角。到2050年，太阳能、风能和生物质能在各种一次能源构成中所占的比例将高达50％，远高于石油（0％或甚微）、天然气（13％）、煤（20％）、核能（10％），水电（5％）和其它（2％）。

太阳能热发电技术是具有较强竞争力的可再生能源发电技术。太阳能集热器把收集到的太阳辐射能发送至接收器产生热空气或热蒸汽，用传统的电力循环来产生电能，发电运行成本低，并可以与化石燃料形成混合发电系统。太阳能热发电无噪音,无污染,无需燃料,不受地域限制,规模大小灵活,故障率低,建站周期短，这些优势都是用其它能源发电所无法比拟的，对中国等太阳能资源丰富的国家来说是一个很大的机遇。

太阳能热发电技术综合性很强，涉及太阳能利用、储能、新型材料技术、高效汽轮机技术和自动控制系统等问题，不少发达国家已投人大量人力和物力。经过近40年的研究，太阳能热力发电装置的单机容量已从千瓦级发展到了兆瓦级，目前世界上已有几十座MW级的太阳能热电站投入运行。许多科学家纷纷预测，至2l世纪初中期，太阳能热发电的电价极有可能降到与化石能源电价相同的水平。

国外发展的太阳能热发电系统(STPGS，solar thermal power generation system)，也称聚光太阳能系统(CSP, concentrating solar power system) 主要有三种应用形式：槽式系统、塔式系统和碟式系统。下面分别对其基本原理、技术特点和工程应用发展情况进行论述，并简单介绍国内的太阳能研究情况。

1        槽式太阳能热发电系统

1.1 系统特点

槽式太阳能热发电系统是一种借助槽形抛物面反射镜将太阳光聚焦反射到聚热管上，通过管内热载体将水加热成蒸汽，推动汽轮机发电的清洁能源利用装置。槽形抛物面太阳能发电站的功率为10～100 MW，是目前所有太阳能热发电站中功率最大的。

图1-1  槽式太阳能热发电系统原理图^[1]

槽式太阳能热发电系统的聚焦集热器采用分散布置，跟踪精度要求低、跟踪控制代价小，与碟式相比简化了吸收器的结构，用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，因而属于线聚焦方式，聚光比只有几十，属中温发电。

槽式太阳能集热技术与其他太阳能集热技术相比，有以下特点：① 抛物面场每lm² 阳光通径面积仅需要18kg钢和l1kg玻璃，耗材最少；②结构紧凑，比塔式和碟式太阳能热辐射收集装置占地面积要小大约30％～50％；③运行效益高，目前还没有其它太阳能热发电系统比加利福尼亚的槽式太阳能热发电站有更高的年收益；④ 目前，30～80MW 太阳能热发电装置按集热面积计算的投资价格为200～250欧元／m²。发电成本l0～l6美分／kWh。但是随着材料科学和太阳辐射集热装置制造工艺的发展，以及太阳能热发电系统的改进，发电成本还可以进一步降低；槽形抛物面太阳能集热装置和环带太阳能集热装置的制造只需要不多的构件形式．容易实现标准化，适合批量生产以降低成本^[2]。

目前槽式太阳能热发电系统的技术相对最成熟，整体投资最少，经济效益最好，因而在三种聚光式发电中首先实现了商业化并在世界各地得到广泛应用，这类电站分布于阿尔及利亚、澳大利亚、埃及、印度、伊朗、意大利、摩洛哥、墨西哥、西班牙、美国等太阳能资源丰富的国家。

据世界银行报告，如果槽式电站功率规模在30-200MW、采用如图1-1的朗肯循环，投资的近期目标是3500-2440欧元／kW；如果规模在130MW、采用整体太阳能联合循环(ISCC)，则近期的投资目标是1080欧元／kW。发电成本的近期目标是：朗肯循环7-10欧分／kWh；中期：并网ISCC，6欧分／kWh；远期：5欧分／kWh。由此可见，槽式太阳能发电技术已经取得了突飞猛进的成果并具有广阔的应用前景^[3]。

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