导热油槽式系统的应用与优势

传统槽式太阳能热发电系统的工质为导热油，导热油工质被加热后，流经换热器加热水产生过热蒸汽，借助于蒸汽动力循环推动常规汽轮发电机组来发电。作为太阳能量不足时的备用，系统通常配有一个辅助燃烧炉，辅助燃烧炉燃料通常用天然气或燃油。导热油槽式系统工作原理如图1.4所示，其主要由聚光集热子系统、换热子系统、发电子系统、蓄热子系统、辅助能源子系统构成。

图1.4　导热油槽式系统工作原理示意图

（1）聚光集热子系统。它是系统的核心，导热油槽式系统的聚光集热装置是众多分散布置的槽式集热器。槽式集热器的结构主要由抛物线槽式聚光镜、集热管和跟踪装置三部分组成。抛物线槽式聚光镜由很多抛物面反射镜单元组构成。反射镜采用低铁玻璃制作，背面镀银，镀银表面涂有金属漆保护层。抛物线槽式聚光镜为线聚焦装置，阳光经镜面反射后，聚焦为一条线，集热管就放置在这条焦线上，用于吸收阳光加热工质，如图1.5所示。实际上，槽式系统的集热管就是一根作了良好保温的金属圆管。目前，集热管有真空集热管和空腔集热管两种结构。槽式集热器配有自动跟踪系统，能跟踪太阳的运行。反射镜根据其采光方式的不同，即轴线指向的不同，可以分为东西向和南北向两种布置形式，因此它有两种不同的跟踪方式。通常，南北向布置的反射镜需作单轴跟踪，东西向布置只作定期跟踪调整。每组槽式集热器均配有一个伺服电机。由太阳辐射传感器瞬时测定太阳位置，通过计算机控制伺服电机，带动反射镜面绕轴跟踪太阳。槽式集热器的聚光比约为10～30，集热温度可达400℃。

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图1.5　槽式系统聚光原理示意图

（2）换热子系统。它由预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器组成。导热油槽式系统采用双回路结构，即集热管中的工质油被加热后，进入换热子系统中产生过热蒸汽，过热蒸汽通过蒸汽回路进入汽轮发电子系统发电。

（3）发电子系统。它的基本组成与常规发电设备类似，但太阳能加热系统与辅助能源系统联合运行时，需要配备一种专用控制装置，用于工作流体在太阳能加热系统与辅助能源系统之间的切换。

（4）蓄热子系统。它是太阳能热发电站不可缺少的组成部分。太阳能热发电系统在早晚或云遮时通常需要依靠储能设备维持系统的正常运行。蓄热器就是采用真空或隔热材料作良好保温的贮热容器。蓄热器中贮放蓄热材料，通过换热器对蓄热材料进行贮热和取热。蓄热子系统采用的蓄能方式主要有显式、潜式和化学蓄热3种。对不同的蓄热方式，应该选择不同的蓄热材料。

（5）辅助能源系统。它一般应用于夜间或阴雨天系统运行时，采用常规燃料作辅助能源。Al-sakaf提出，电厂通常可以使用25%以上的化石类燃料作不时之需，这样可以节省昂贵的能量储存装置，降低整个太阳能热发电系统的初次投资，而且优化了太阳能热发电站的设计，大大降低了生产单位电能的平均成本。