光热发电产业试卷.ppt

太阳能光热发电(CSP)产业研究
2015年4月8日
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一、光热发电原理及市场潜力
二、储热材料与光热发电技术
三、储热发电与光伏发电对比
四、国外光热发电产业发展态势
五、我国光热发电产业发展态势
目录
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一、光热发电原理及市场潜力
(一)光热发电原理
太阳能光热发电是利用光学系统聚集太阳辐射能,通过加热工质产生高温蒸汽,驱动汽轮机发电。其工作原理简言之就是将光能转化为热能,再转化为电能。
采用这种光电转换技术的电站称为太阳能热发电站。光学聚光比是区别不同聚光型太阳能热发电技术的主要指标。聚光比和太阳能热发电的系统效率(光-电转换效率)密切相关。一般来讲,聚光比越大,太阳能热发电系统可能实现的集热温度就越高,整个系统的发电效率也就越高。
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一、光热发电原理及市场潜力
(二)市场潜力
国际能源署(IEA)在 2010 年 5 月发布的《太阳能热发电技术路线图》(Technology Roadmaps Concentrating Solar Power)中提到,在适度的政策支持下,预计到2050年,全球太阳能热发电累计装机容量将达到 1089GW,平均容量因子为50%(4380h/a),年发电量4770TW·h,%(%来自于纯太阳能),其中中国太阳能热发电电力生产将占全球的4%,年发电量约190TW·h。在太阳能资源非常好的地区,太阳能热发电有望成为具有竞争力的大容量电源,到2020年承担调峰和中间电力负荷,2025-2030年以后承担基础负荷电力。
相比于光伏而言,光热发电由于电力输出稳定而易被电网消纳,因此广受推崇。在“十二五”规划中,设定了到2015年末,光热发电装机将达100万千瓦”的目标。
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二、光热发电技术与储热材料
(一)储热材料
1、概况
热能存储技术就是将热能存储在一个热储层中以备后来使用的技术。太阳能热电厂是热电厂以热能的形式来收集存储太阳能。
在实际应用中,由于电厂中系统设计和电能生产技术的多样性,没有一种热存储介质能够满足太阳能热电厂中如此多样化的需求。因此,许多热能存储介质包括电池、高压蒸汽、沙子、固态介质凝聚物、纯净石墨和相变介质都考虑过用于发展太阳热能的存储介质。其中熔盐和高压蒸汽储能器是两种不同类型的储能方式,并且已经商业化应用于太阳能发电厂。
依据储热机理的不同,储热系统可分为化学反应储热、显热储热和潜热储热3种类型。
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二、光热发电技术与储热材料
(一)储热材料
2、化学反应储热
化学反应储热是指利用某些化合物在可逆化学反应过程中的吸热、放热机理,实现热量的储存。化学反应储热的储能密度一般都高于显热储热和潜热储热,而且通过催化剂或产物分离方法极易实现长期的能量储存,不需要保温,可以在常温下近似无损失地长期储存,因此,化学反应储热被国际上公认为具有广阔应用前景的储热技术,其储热密度可达1000-3000MJ/m 。
化学反应储热材料的反应目前包括氨的分解反应、碳酸盐化合物的分解反应、金属氢化物的分解反应、无机氢氧化物的热分解反应等几种。化学反应储热材料组分主要包括氨化物、无机氢氧化物、碳酸钙、碳酸铁、金属氢化物、氧化镁等。
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二、光热发电技术与储热材料
(一)储热材料
3、显热储热材料
显热储热是利用储热材料的温度变化进行热量的储存与释放,显热储热的热量与储热材料的质量、比热容、温度变化成正比。显热储热材料原料丰富,成本较低,是目前技术最成熟且已经取得商业化应用的储热材料。一般来说,显热储热材料又分为液态和固态2类。
液态显热储热材料主要是熔融盐。熔融亚***盐、熔融***盐、熔融碳酸盐等均属于熔融盐,熔融盐是盐类的熔融态液体,包括无机盐的熔融体、氧化物熔体和熔融有机物,通常所说的熔融盐是指无机盐熔融体。
固态显热储热材料主要包括铸铁、铸钢等金属储热材料、耐火砖类、混凝土等。相较于液态,固态显热储热材料可以满足更高温度的储热,同时可以降低储热成本。
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二、光热发电技术与储热材料
(一)储热材料
3、显热储热材料
图11 液态显热储热材料的性能及成本
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二、光热发电技术与储热材料
(一)储热材料
3、显热储热材料
图12 固态显热储热材料的性能及成本
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二、光热发电技术与储热材料
(一)储热材料
4、潜热储热材料
潜热储热又称相变储热,是利用储热材料(PCM)相变时潜热非常大的特点,进行热量的吸收和释放。盐类材料与金属材料均可用作潜热储热材料。潜热储热具有储热密度大、使用时可保持在一定温度(相变温度附近)下进行吸热和放热、化学稳定性好和安全性好的突出优点,但在发生相变时,液-固两相界面处的热传导效果较差,换热器设计困难,成本较高,这些因素导致潜热储热在实际