碟式发电系统及其应用：从太阳光集中器到公共事业供电合同

碟式发电系统的主要组成部分是太阳光集中器和功率转换单元，如图10.7所示。典型的集中器为近似3D抛物面，能够跟踪太阳。在实际中，由于受到风载荷的限制，它的尺寸被限制到100～400m²。功率转换单元包括热能接收器和发动机/发电机。热能接收器吸收聚光后的太阳光束，并把它转化成热能后传输到发动机/发电机。热能接收器可以是一排装有冷却液的管子，通常是氢和氦，作为热传递的介质，也可以作为发动机的工作液体。另一种热能接收器是热管式，通过中间液体的沸腾和冷凝将热量传递给发电机。发动机/发电机系统是从热能接收器获取热量并把它转化成电能的子系统。在碟式发电系统中最常用的热发动机是斯特林发动机。此外，微型涡轮机和集中光伏电池都可以作为未来的功率转换技术。表10.4对商业化碟式斯特林系统的典型设计进行了总结。

图10.7 安装在西班牙的阿尔梅利亚的太阳能热发电站的两组10kW_el环保碟（来源：DLR）

表10.4 不同的碟式斯特林原型的特点

（续）

①国际Crop./STM的科学应用。

②schlaich-Bergermann und Parther/Other members of the EuroDish project：MERO，Klein+Stekl，Inabensa，Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt（DLR，Germany），Centro de Investigaciones Energéticas Medio-

ambientales y Tecnológicas（CIEMAT，Spain）。(www.xing528.com)

③斯特林能源系统。

④WG联合。

⑤先进的碟式开发系统。

⑥Mod 2 ADDS驱动传统的潜水器水泵。对系统的输出来说，测试泵是不够大的。因此，用镜面来限制泵的输出能力。

⑦SBP系统的峰值效率计算在800W/m。所有其他的系统效率都计算在1000W/m。

⑧Mod 2系统运行时间还不到1000h。

太阳能碟式发电系统正在被开发用于全球新兴的分布式发电、绿色能源、远程动力和并网应用程序等市场。每个单元，容量范围从9kW到25kW，都可以脱离电网在较远的阳光充裕的地方独立工作，为当地抽水或者提供电能。由于转换器的高效率、常规构造使得碟式发电系统的成本有望在未来全球分布的市场中有很好的竞争力。

迄今为止，与那些大规模的中央接收器系统或者抛物槽太阳能发电厂相比，碟式-斯特林系统发电成本优势要高得多，这说明在很长一段时间内仍可以用它们来发电。主要的技术问题是建立高水平的系统可靠性，从而降低操作和维护成本。进入市场的第二个瓶颈问题是整个系统的初始成本，这很大程度上依赖于组成部件和系统的生产水平。在不久的将来，成本可能会急剧减少，因为斯特林能源系统以及加利福尼亚州的公共事业部已经签署了关于在专用区域安装碟式-斯特林系统给电网供电的合同。容量为500MW_el（20000个单元）的工程将从2009年开始安装，预计在2012年完成。