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1、1大规模塔式太阳能发电大规模塔式太阳能发电大规模塔式太阳能发电大规模塔式太阳能发电一、塔式一、塔式一、塔式一、塔式一、塔式一、塔式一、塔式一、塔式太阳能太阳能太阳能太阳能太阳能太阳能太阳能太阳能发电核心技术发电核心技术发电核心技术发电核心技术发电核心技术发电核心技术发电核心技术发电核心技术 二、跳出局外寻求整体解决方案二、跳出局外寻求整体解决方案二、跳出局外寻求整体解决方案二、跳出局外寻求整体解决方案二、跳出局外寻求整体解决方案二、跳出局外寻求整体解决方案二、跳出局外寻求整体解决方案二、跳出局外寻求整体解决方案 三、三、三、三、三、三、三、三、多塔集群式太阳能发电构想多塔集群式太阳能发电构想多
2、塔集群式太阳能发电构想多塔集群式太阳能发电构想多塔集群式太阳能发电构想多塔集群式太阳能发电构想多塔集群式太阳能发电构想多塔集群式太阳能发电构想 四、四、四、四、四、四、四、四、塔塔塔塔塔塔塔塔 式式式式式式式式 太太太太太太太太 阳阳阳阳阳阳阳阳 能能能能能能能能 模模模模模模模模 电电电电电电电电 站站站站站站站站 五、能五、能五、能五、能五、能五、能五、能五、能 源源源源源源源源 形形形形形形形形 势势势势势势势势 六、太六、太六、太六、太六、太六、太六、太六、太 阳阳阳阳阳阳阳阳 能能能能能能能能 行行行行行行行行 业业业业业业业业 发发发发发发发发 展展展展展展展展 前景前景前景前景前
3、景前景前景前景2A A A A. . . .塔式太阳能光热发电原理简介塔式太阳能光热发电原理简介塔式太阳能光热发电原理简介塔式太阳能光热发电原理简介目前，目前，目前，目前，塔式太阳能塔式太阳能塔式太阳能塔式太阳能光热光热光热光热发电发电发电发电系统系统系统系统，简称塔式发电，简称塔式发电，简称塔式发电，简称塔式发电。如下面图。如下面图。如下面图。如下面图1 1 1 1所所所所示，由地面上几百台至千余台定日镜，共同组成对太阳运动进行连续示，由地面上几百台至千余台定日镜，共同组成对太阳运动进行连续示，由地面上几百台至千余台定日镜，共同组成对太阳运动进行连续示，由地面上几百台至千余台定日镜，共同组成
4、对太阳运动进行连续跟踪。并将定日镜群所反射出来的太阳光，准确无误地聚焦到高塔顶跟踪。并将定日镜群所反射出来的太阳光，准确无误地聚焦到高塔顶跟踪。并将定日镜群所反射出来的太阳光，准确无误地聚焦到高塔顶跟踪。并将定日镜群所反射出来的太阳光，准确无误地聚焦到高塔顶端的接收器上。这样就可以利用在接收器上，所获取的高温太阳能，端的接收器上。这样就可以利用在接收器上，所获取的高温太阳能，端的接收器上。这样就可以利用在接收器上，所获取的高温太阳能，端的接收器上。这样就可以利用在接收器上，所获取的高温太阳能，直接对接收器管道内的直接对接收器管道内的直接对接收器管道内的直接对接收器管道内的流动性流动性流动性流动
5、性工质，进行加热升温。工质种类可以是：工质，进行加热升温。工质种类可以是：工质，进行加热升温。工质种类可以是：工质，进行加热升温。工质种类可以是：水、导热油、熔盐、空气等。如图水、导热油、熔盐、空气等。如图水、导热油、熔盐、空气等。如图水、导热油、熔盐、空气等。如图1 1 1 1所示，工质以水为例，当水被加热所示，工质以水为例，当水被加热所示，工质以水为例，当水被加热所示，工质以水为例，当水被加热升温到几百度之后，就被送往高温储罐内储存。在需要发电之时，由升温到几百度之后，就被送往高温储罐内储存。在需要发电之时，由升温到几百度之后，就被送往高温储罐内储存。在需要发电之时，由升温到几百度之后，就
6、被送往高温储罐内储存。在需要发电之时，由水蒸汽发生器生成高压蒸汽。随后，送往蒸汽轮机发电机组进行发电。水蒸汽发生器生成高压蒸汽。随后，送往蒸汽轮机发电机组进行发电。水蒸汽发生器生成高压蒸汽。随后，送往蒸汽轮机发电机组进行发电。水蒸汽发生器生成高压蒸汽。随后，送往蒸汽轮机发电机组进行发电。发电后的余热蒸汽，输送到冷凝器中冷却成水后，再送回到低温储罐发电后的余热蒸汽，输送到冷凝器中冷却成水后，再送回到低温储罐发电后的余热蒸汽，输送到冷凝器中冷却成水后，再送回到低温储罐发电后的余热蒸汽，输送到冷凝器中冷却成水后，再送回到低温储罐储存。到此，就完成了一个工质循环周期。这就是目前国际上，所进储存。到此，
7、就完成了一个工质循环周期。这就是目前国际上，所进储存。到此，就完成了一个工质循环周期。这就是目前国际上，所进储存。到此，就完成了一个工质循环周期。这就是目前国际上，所进行的塔式太阳能光热发电的过程原理。行的塔式太阳能光热发电的过程原理。行的塔式太阳能光热发电的过程原理。行的塔式太阳能光热发电的过程原理。 一、一、一、一、塔式太阳能发电核心技术塔式太阳能发电核心技术塔式太阳能发电核心技术塔式太阳能发电核心技术3图图图图1 1 1 1B B B B 塔式太阳能光热发电过程原理图塔式太阳能光热发电过程原理图塔式太阳能光热发电过程原理图塔式太阳能光热发电过程原理图4目前，在塔式太阳能发电系统中，还存在
8、两个关键性技术难题，一直久攻不下。目前，在塔式太阳能发电系统中，还存在两个关键性技术难题，一直久攻不下。 其一，是定日镜远距离跟踪技术。它的实施难度在于：如何在低成本条件下，实现远其一，是定日镜远距离跟踪技术。它的实施难度在于：如何在低成本条件下，实现远 距离高精度精确跟踪。由于是远距离跟踪，对定日镜而言，任何微小的传动间隙，都距离高精度精确跟踪。由于是远距离跟踪，对定日镜而言，任何微小的传动间隙，都 将造成反射光线在到达几百米远处将造成反射光线在到达几百米远处的靶目标之后的靶目标之后，出现如图，出现如图2 2所示情形。即在风力推所示情形。即在风力推 动下，光斑晃动经常脱离靶目标，结果造成聚焦
9、温度急剧下降。因此，客观要求定日动下，光斑晃动经常脱离靶目标，结果造成聚焦温度急剧下降。因此，客观要求定日 镜超低速跟踪传动系统，其多级齿轮减速传动，必须达到无间隙传动标准。显然，这镜超低速跟踪传动系统，其多级齿轮减速传动，必须达到无间隙传动标准。显然，这 是一道加工制作攻坚难题。在现实制作中，为了是一道加工制作攻坚难题。在现实制作中，为了达到达到齿轮无间隙齿轮无间隙传动传动要求，就必须采要求，就必须采 取最极致精密的加工制作手段。然而，在提高齿轮制作精度的同时，所付出的成本代取最极致精密的加工制作手段。然而，在提高齿轮制作精度的同时，所付出的成本代 价，却高的惊人。由于传动系统造价过高，导致
10、定日镜价格，远远背离市场需求。可价，却高的惊人。由于传动系统造价过高，导致定日镜价格，远远背离市场需求。可 是，离开齿轮传动，又别无他法可求。是，离开齿轮传动，又别无他法可求。C C C C 塔式太阳能光热发电核心技术塔式太阳能光热发电核心技术塔式太阳能光热发电核心技术塔式太阳能光热发电核心技术图图2 2图图3 3 混合传动方式混合传动方式5为了降低跟踪成本。目前，定日镜二维跟踪传动模式。如图为了降低跟踪成本。目前，定日镜二维跟踪传动模式。如图3 3所示，普遍采取混所示，普遍采取混 合传动方法。即水平方位角采用齿轮无间隙传动，垂直高度角采用丝杆伸缩传动。丝合传动方法。即水平方位角采用齿轮无间隙
11、传动，垂直高度角采用丝杆伸缩传动。丝 杆伸缩传动成本虽低。但因丝杆伸缩传动属于非线性跟踪。由于它的运动数学模型不杆伸缩传动成本虽低。但因丝杆伸缩传动属于非线性跟踪。由于它的运动数学模型不 规范，导致数字化电气跟踪实施难度增大。并造成二维跟踪控制无法统一。由于丝杆规范，导致数字化电气跟踪实施难度增大。并造成二维跟踪控制无法统一。由于丝杆 伸缩传动，还存在转动范围偏小，造成定日镜反光镜面无法向下翻转。这对定日镜的伸缩传动，还存在转动范围偏小，造成定日镜反光镜面无法向下翻转。这对定日镜的 镜面保护极为不利，不能避开：沙尘、风暴、雨雪、冰雹来袭。因此，这种定日镜无镜面保护极为不利，不能避开：沙尘、风暴
12、、雨雪、冰雹来袭。因此，这种定日镜无 法适应在沙漠气候条件下法适应在沙漠气候条件下运行运行工作。工作。为了摊薄传动系统制作成本；为了进一步扩大塔式太阳能发电规模。不得不将定为了摊薄传动系统制作成本；为了进一步扩大塔式太阳能发电规模。不得不将定 日镜的面型尺寸造得十分巨大。目前，日镜的面型尺寸造得十分巨大。目前，单台单台定日镜面积，已扩展到一百多平方米。这定日镜面积，已扩展到一百多平方米。这 样做的结果，势必带来抗风不利，造成定日镜支撑耗材和基础设施大量增加。由于每样做的结果，势必带来抗风不利，造成定日镜支撑耗材和基础设施大量增加。由于每 台大型定日镜，都是由数十面分镜组成。一座大型定日镜场，若
13、台大型定日镜，都是由数十面分镜组成。一座大型定日镜场，若安装安装一千多台定日镜。一千多台定日镜。 就需要就需要面对面对数万面分镜数万面分镜，在野外在野外半人工半人工高空作业条件下，对大型镜面逐一进行吊装操高空作业条件下，对大型镜面逐一进行吊装操 作，和完成精确定位及跟踪校准。其作，和完成精确定位及跟踪校准。其繁琐程度和工作量之大，是可想而知的。因此，繁琐程度和工作量之大，是可想而知的。因此， 推行大型化定日镜和高塔建造，不仅需要消耗大量的人力、物力、财力、运力。而推行大型化定日镜和高塔建造，不仅需要消耗大量的人力、物力、财力、运力。而 且，受安装条件限制，工程进度，十分缓慢；安装效率，难以提高
14、。且，受安装条件限制，工程进度，十分缓慢；安装效率，难以提高。总之，为了提高定日镜跟踪精度及降低跟踪成本。六十多年来，人们不懈做出各总之，为了提高定日镜跟踪精度及降低跟踪成本。六十多年来，人们不懈做出各 种努力，尝试过许多办法。但是，效果却不尽理想。目前，定日镜传动系统制作成本种努力，尝试过许多办法。但是，效果却不尽理想。目前，定日镜传动系统制作成本 依然很高，竟高达定日镜造价的百分之五十左右。由于依然很高，竟高达定日镜造价的百分之五十左右。由于定日镜定日镜占整个塔式发电系统设占整个塔式发电系统设 备比重很大。因此，定日镜造价过高，是导致塔式发电成本，一直居高不下的主要原备比重很大。因此，定日
15、镜造价过高，是导致塔式发电成本，一直居高不下的主要原 因之一。所以，定日镜跟踪技术，是塔式发电的核心技术；是开启市场化大门的密钥。因之一。所以，定日镜跟踪技术，是塔式发电的核心技术；是开启市场化大门的密钥。6其二，是塔式发电规模化的问题。众所周知，发电规模越大，发电成本就越低。其二，是塔式发电规模化的问题。众所周知，发电规模越大，发电成本就越低。 只有当太阳能发电达到一定规模时，才具备市场开发潜力。而理想的发电规模，须在只有当太阳能发电达到一定规模时，才具备市场开发潜力。而理想的发电规模，须在 300M300M瓦以上。这相当于定日镜场扩建规模，若按目前定日镜分布密度，来进行测算镜瓦以上。这相当于定日镜场扩建规模，若按目前定日镜分布密度，来进行测算镜 场面积的话，则需要达到二十几平方公里。而目前世界上，最大的定日镜场建成面场面积的话，则需要达到二十几平方公里。而目前世界上，最大的定日镜场建成面 积，还不足半平方公里。显然，这与理想扩容目标，相去甚远。究其主要原因，是因积，还不足半平方公里。显然，这与理想扩容目标，相去甚远。究其主要原因，是因 为当定日镜场扩建规模，达到一定程度之后。
