聚光太阳能热发电

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
西班牙的PS10太陽能發電塔,把太陽光從定日鏡英语Heliostat場集中到中央的太陽能發電塔
可再生能源
Wind turbine

太陽能
風能
水力發電
地熱能
海洋能
潮汐能
生物燃料
生物能

聚光太陽能熱發電(或稱聚焦型太陽能熱發電,英语Concentrated solar power, 縮寫:CSP)是一個集熱式的太陽能發電廠發電系統。它使用反射鏡透鏡,利用光學原理將大面積的陽光匯聚到一個相對細小的集光區中,令太陽能集中,在發電機上的集光區受太陽光照射而溫度上升,由光熱轉換原理令太陽能換化為熱能,熱能通過熱機(通常是蒸汽渦輪發動機)做功驅動發電機,從而產生的電力

聚光太陽能熱發電(CSP)已被廣泛的商業化,並且從2007年至2010年年底,CSP市場已經出現了約740 MW的發電能力的增加。在2010年,超過一半的發電能力(約478 MW)已被安裝,使其全球總發電能力達到1095 MW。西班牙在2010年增加了400 MW,以總的632 MW領先了全球,而美國截至同一年年底增加了78 MW,達到了總發電能力爲509 MW,其中包括兩個化石燃料-CSP混合的發電廠。[1] 中東也提升他們的安裝基於CSP項目的計劃,並作為該計劃的一部分,世界上最大的CSP項目Shams-I已被馬斯達爾(MASDAR)安裝在阿布扎比市。[2]

CSP預計將以快速的步伐繼續增長。截至2011年4月,在西班牙建設另外946GW的容量,使新容量總計為1,789GW,預計到2013年底前投入營運。在美國有進一步的1.5GW的拋物線槽式和發電塔式發電廠正在建設中,并還有簽訂了至少6.2GW的合同。在北非和中東地區,以及印度和中國也存在顯著的興趣。全球市場一直被拋物線槽式發電廠佔據著,佔了90%的CSP發電廠。[1]

CSP不要与聚光光伏英语concentrated photovoltaics(CPV)混為一談。聚光光伏(CPV)是通過光生伏打效應(photovoltaic effect)把聚光的太陽光直接轉換為電能。

目前的技術[编辑]

聚光太阳能热发电(CSP)被用來產生電力(有時也稱為太陽能熱能發電,通常通過水蒸氣產生)。聚光太陽能技術系統的使用有跟踪系統的鏡子透鏡,把大面積的陽光聚焦到一個小面積。然後將集中的的光用作常規發電廠(太陽能熱能發電)的熱源。CSP系統中使用的太陽能聚光器也經常被用來提供工業過程的加熱或冷卻,例如太陽能空調。

聚光技術存在四個常見的形式,即拋物線槽型英语Parabolic trough,斯特林碟型,聚光線性菲涅爾反射鏡英语Compact linear Fresnel reflector型,和太陽能發電塔英语Solar power tower型。[3]雖然簡單,這些太陽能集光器距离理論上的集光最大值还很遠。[4][5]

拋物線槽型[编辑]

拋物線槽型的聚光镜是由把反射光集中到焦線的一個接收器的拋物線反射鏡組成。接收器是在拋物面反射鏡的中間正上方的一個管子,並且管子中充滿了的工作流體。反射鏡通過沿單軸在白天跟踪太陽。在流經接收器时,工作流體(例如,熔融鹽英语Molten salt[6])被加熱到150-350℃(423-623kelvins(302–662华氏度)),然後將其用作發電系統用的熱源。[7]拋物線槽型系統是最發達的CSP技術。在加利福尼亞州太陽能發電系統(SEGS)英语SEGS廠,世界上第一個商業的拋物線槽型發電廠,Acciona公司在內華達州博爾德市附近的內華達太陽能一廠英语Nevada Solar One,和安达索尔太阳能电站,歐洲第一個商業拋物線槽型發電廠都是代表,还有在西班牙阿爾梅利亞的SSPS-DCS的測試設備Plataforma太陽能英语Plataforma Solar de Almería[8]

斯特林碟型[编辑]

碟式系統利用曲面聚光反射鏡,將入射陽光聚集在焦點處,在焦點處直接放置斯特林發動機發電。

聚光線性菲涅爾反射鏡型[编辑]

太陽能發電塔型[编辑]

塔式太陽能熱發電是採用大量的定向反射鏡(定日鏡英语Heliostat)將太陽光聚集到一個裝在塔頂的中央熱交換器(接受器)上,接受器一般可以收集100MW的輻射功率,產生1100 °C的高溫。

在西班牙的PS10太陽能發電塔,是世界上第一個商業化電力公用事業規模的太陽能發電塔。

在世界各地的部署[编辑]

CSP發電廠的商業部署從1984年在美國興建太陽能發電系統(SEGS)英语SEGS開始,直到1990年最後SEGS廠完成。從1991年到2006年,沒有CSP發電廠在世界任何地方被建造。

聚光太陽能熱發電 (MWp)
年份 1984 1985 1989 1990 ... 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
已安裝的 14 60 200 80 0 1 74 55 178.50 306.50 628.5 802.5
累積的 14 74 274 354 354 355 429 484 662.5 969 1597.5 2553

来源:[9][10]

成本[编辑]

截至2009年9月9日,建设聚光太阳能热发电站(CSP)的成本一般约为每瓦2.50到4美元,[11]而燃料(太阳辐射)是免费的。因此,一个250兆瓦(MW)的聚光太阳能热发电站(CSP)将耗资6亿-10亿美元兴建。可以算出至0.12至0.18美元/千瓦时 (kWh)。[11]新的CSP发电站可能会与化石燃料相比在经济上具有竞争力。彭博新能源财经太阳能分析师纳撒尼尔·布拉德(Nathaniel Bullard)的计算,在正在建设中的南加州的一个项目伊万帕太阳能发电设施的电费成本,会低于从光伏发电并且会大约相同于从天然气发电。[12] 但是,在2011年11月,谷歌宣布他们将不会再在CSP项目的投资,因为太阳能光伏价格快速下滑。谷歌已经花费1.68亿美元在BrightSource公司。[13][14]国际可再生能源机构(IRENA)于2012年6月已出版一系列研究,题为:《可再生能源成本分析》。 CSP的研究表明CSP电站有建设和运营两个成本。成本有望下降,但也有因为安装不足而不足以明确地建立学习曲线。截至2012年3月,有1.9吉瓦(GW)的CSP被安装,其中1.8吉瓦(GW)是抛物线槽型集光器英语Parabolic trough的。[15]

參看[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Janet L. Sawin and Eric Martinot. Renewables Bounced Back in 2010, Finds REN21 Global Report. Renewable Energy World. 29 September 2011. 
  2. ^ Largest CSP Project in the World Inaugurated in Abu Dhabi – Renew India Campaign – solar photovoltaic, Indian Solar News, Indian Wind News, Indian Wind Market. Renewindians.com (18 March 2013). Retrieved on 22 April 2013.
  3. ^ Types of solar thermal CSP plants. Tomkonrad.wordpress.com. Retrieved on 22 April 2013.
  4. ^ Julio Chaves (2008) Introduction to Nonimaging Optics, CRC Press, ISBN 978-1420054293
  5. ^ Roland Winston, Juan C. Miñano, Pablo G. Benitez (2004) Nonimaging Optics, Academic Press, ISBN 978-0127597515.
  6. ^ Molten salt as CSP plant working fluid. (PDF) . Retrieved on 22 April 2013.
  7. ^ Christopher L. Martin; D. Yogi Goswami. Solar energy pocket reference. Earthscan. 2005. 45. ISBN 978-1-84407-306-1. 
  8. ^ Linear-focusing Concentrator Facilities: DCS, DISS, EUROTROUGH and LS3. Plataforma Solar de Almería. [29 September 2007]. (原始内容存档于28 September 2007). 
  9. ^ CSP Facts & Figures. Csp-world.com. Retrieved on 22 April 2013.
  10. ^ Concentrating Solar Power. irena.org, p. 11.
  11. ^ 11.0 11.1 Poornima Gupta and Laura Isensee. Google Plans New Mirror For Cheaper Solar Power//Carol Bishopric, Global Climate and Alternative Energy Summit. San Francisco: Reuters & businessworld.in. 11 September 2009. 
  12. ^ Robert Glennon and Andrew M. Reeves. Solar Energy's Cloudy Future. Arizona Journal of Environmental Law & Policy. 2010, 91: 106. 
  13. ^ Google cans concentrated solar power project, Reve, 24 November 2011.
  14. ^ Google Renewable Energy Cheaper than Coal (RE<C). Google.org. Retrieved on 22 April 2013.
  15. ^ Renewable Energy Cost Analysis – Concentrating Solar Power. irena.org