由于碟式/斯特林系统光学效率高,启动损失小,效率高达29%,在三类系统中位居首位。
以上三种系统性能比较。三种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化,其他两种处在示范阶段,有实现商业化的可能和前景。三种系统均可单独使用太阳能运行,安装成燃料混合(如与天然气、生物质气等)互补系统是其突出的优点,其性能比较如表1所示。
表1 三种太阳能热发电系统性能比较
槽式系统
塔式系统
碟式系统
规模
30-320兆瓦
10-20兆瓦
5-25兆瓦
运行温度(℃)
390/734
565/1049
750/1382
年容量因子
23%-50%
20%-77%
25%
峰值效率
20%
23%
24%
年净效率
11%-16%
7%-20%
12%-25%
可否储能
有限制
可以
蓄电池
互补系统设计
可以
可以
可以
美元/平方米
630~275
475~200
3.100~320
美元/瓦
4.0~2.7
4.4~2.5
12.6~1.3
美元/峰瓦
4.0~1.3
2.4~0.9
12.6~1.1
太阳池太阳能热发电最早是在以色列进行研究开发的。20世纪70年代,以色列在死海沿岸先后建造了3座太阳池太阳能热发电站,以提供其全国1/3用电量的需求。美国也曾计划将加州南部萨尔顿海的一部分建成太阳池,用以建造800-600MW太阳池太阳能热发电站。后来,以色列和美国均对其太阳池热发电计划作了改变。
1983年,西班牙建成一座太阳热气流(即太阳烟囱太阳能热发电站),发电功率50kW,用于进行探索性试验研究。
以上5种为主要的太阳能热发电方式。此外,以色列和美国还曾计划建造太阳能磙流体热发电装置。还有一些国家开展了太阳能海水温差发电、太阳能热离子发电等研究。国际能源署(IEA)和以美国、俄国、德国、以色列、澳大利亚、瑞士、西班牙七团作为执行委员会的太阳能热动力和太阳化学能系统计划(Solar PACES Program),首先就是发展太阳能热发电系统。
就几种形式的太阳热发电系统相比较而言,塔式热发电系统的成熟度目前不如抛物面槽式热发电系统,而配以斯特林发电机的抛物面盘式热发电系统虽然有比较优良的性能指标,但目前主要还是用于边远地区的小型独立供电,大规模应用成熟度则稍逊一筹。应该指出,槽式、塔式和盘式太阳能热发电技术同样受到世界各国的重视,并正在积极开展工作。美国政府的太阳能热电发展计划并列塔式、槽式和盘式三种热发电技术,目的在于满足不同高层应用的需求。
在国内,随着太阳能利用技术的迅速发展,从20世纪70年代中期开始,中国一些高等院校和中科院电工研究所等单位和机构,也对太阳能热发电技术做了不少应用性基础实验研究,并在天津建造了一套功率为1kW的塔式太阳能热发电模拟实验装置,在上海建造了一套功率为1kW的平板式低沸点工质太阳能热发电模拟实验装置。在北京,中科院电工研究所对槽式抛物面反射镜太阳能热发电用的槽式抛物面聚光集热泪盈眶器也作了不少单元性试验研究。目前,中科院电工研究所建立了一套1kW碟式太阳能热发电系统,正在进行实验研究。此外,80年代初,湖南湘潭电机厂与美国公司合作,设计并研制成功率5kW的盘式太阳能热发电装置样机
我国太阳能热发电技术的研究开发工作开始于70年代末,但由工艺、材料、部件及相关技术未得到根本性的解决,加上经费不足,热发电项目先后停止和下马。国家“八五”计划安排了小型部件和材料的攻关项目,带有技术储备性质,与国外差距很大。近年来,国外太阳热发电技术发展很快,我国应加快这项技术的引进研制,找准切入点建立示范电厂,以填补国内空白。