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聚光型太阳能热发电(CSP)

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发表于 2010-3-9 17:46:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
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<p  align="left"><st1:chsdate year="2010" month="10" day="23" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">10月23日</st1:chsdate>德国工业 服务提供商MAN Ferrostaa发布"Solar
Report"报告,对全球CSP发展趋势和倾向及中东和北非的太阳能市场进行了评估。主要结论包括:2008年世界CSP装机总量为430MW,到 2020年将达到约20GW的发电能力和1600亿美元的累计投资额;除美国西南部之外,世界上最佳的太阳辐射地点是北非和海湾国家,理论上,中东和北非
沙漠0.3%的面积就可满足全球电力需求,阳光辐射强度为每年2600 -
2800 kWh/m2(欧洲最佳区域为每年2000 - 2100 kWh/m2),成本约为15 欧分/kWh,到2020年将降至10-12 欧分/kWh;中东和北非地区已公布的预算规划项目到2020年达到6.8GW,只有美国市场有类似的潜力,在中期中东和北非地区可能占到30%的全球 CSP市场份额。</p><p  align="left">
<p></p></p>

<p  align="left">    聚光型太阳能热发电(Concentrating
Solar Power,CSP)产业发展最乐观的预测是到2030年CSP技术可占到电力供应的7%,到2050年进一步增长到25%。
</p><p  align="left">
<p></p></p>

    国际能源署(IEA)下属的SolarPACES、欧洲太阳能热能发电协会(ESTELA)和绿色和平组织的预测则较为温和,认为CSP到 2030年在全球能源供应份额中将占3%-3.6%,到2050年占8%-11.8%,这意味着到2050年CSP装机容量将达到830GW,每年新增
41GW。在未来5-10年内累计年增长率将达到17%-27%。

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 楼主| 发表于 2010-3-9 19:17:21 | 显示全部楼层
什么是聚光太阳能热发电( CSP )?
聚光太阳能热发电(CSP)在原理上和传统的化石燃料电站类似。二者最大的区别在于所需的能源输入,CSP电站是通过太阳能辐射获得:太阳辐射产生热量用来产生蒸汽或气体,驱动透平或电机。CSP电站的发电过程为:集热器(如定日镜)聚集反射太阳光到吸热器上,吸热器将太阳能转化成热能,热能通过换热器或蒸汽发生器完成到机械能的转换,机械能通过蒸汽轮机或发电机实现发电。不同的 CSP 技术CSP聚光系统可进一步分为点聚焦和线聚焦系统。点聚焦系统聚集太阳光到一个中央吸热器上,包括塔式、碟式斯特林发电系统;而线聚集系统则把光线聚集到一个线性的吸热管上,包括槽式和菲涅耳式系统。塔式 槽式碟式 线性菲涅耳式为什么是太阳能热发电?CSP可以替代规模化石燃料电站太阳能世界上最大的也是分布最广泛的可再生能源。
如果位于高太阳辐射地区(阳光带),理论上CSP可以利用撒哈拉沙漠4%的面积满足全球电力需求。尽管实践上还未实现,但这足以强调CSP技术对满足未来大部分的电力需求所具有的显著作用和潜力。
目前,CSP技术似乎是唯一的能够在规模效用上和传统电站竞争的太阳能技术。当前的CSP技术比其它的太阳能技术更具规模可调整性。一座单独的太阳能热发电站可以实现250MW的容量。CSP已经克服了能源 "配送"的挑战可再生能源技术面临的主要挑战之一就是如何把能量储存起来,从而实现可配送性(电力产出能根据负荷波动的能力,电网调峰能力)。太阳能光伏是采用电池进行蓄电,不过这项技术目前还未能实现商业化。然而,CSP技术通过储能和混合化(例如,化石燃料作为辅助能源)为能量储存的问题提供了解决方案。因而,CSP电站的可配送能力可以使电站即使在没有太阳的情况下(夜晚,多云天气)持续运转。

CSP 目前发电成本目前,CSP的发电成本在 0.12-0.25 欧元/kWh之间,虽然这个价格仍然高于常规电站的发电成本以及其他的可再生能源发电技术(见下表),但是预计在不久的将来,依靠技术进步,学习曲线效果,规模经济以及其他的降低成本的催化剂,CSP发电成本将会有显著的下降空间。而且,我们相信政策支持和近期开展CSP项目的结果会对未来CSP技术的部署和CSP技术的成本起到正面的影响。各类发电技术发电成本对比电站规模发电成本(US美分/kWh,包含CO2 排放成本)常规电站(2008 年5月)褐煤电站 150-1000MW7.5-9.75硬煤电站150-750MW11.25-13.5核电站 600-1300MW3-8.25燃气轮机联合循环100-425MW12-18可再生能源大型水电站 10-18000MW3-4小型水电站 1-10MW4-7陆上风力发电1-3MW5-8海上风力发电 1.5-5MW8-12生物质电站 1-20MW5-12地热电站 1-100MW4-7太阳能光伏2-5kWp25-80聚光太阳能热发电(CSP)1)50-500MW2)12-25来源:德国银行,REN21可再生能源全球现状报告20071)几个单个电站单元的复 合;2)取决于技术和电站的规格CSP 市场发展美国Emerging EnergyResearch(EER)的最新报告预测到2020年全球CSP有望达到25 GW。EER在其研究报告《2009~2020年全球聚光型太阳能热发电市场和战 略》中提到,全球CSP产业正在迅速增长,截至2009年4月,正在建设中的太阳能热发站有1.2GW;另根据已宣布的声明,到2014年将有13.9 GW建成。目前引领全球CSP 市场的发展的国家为西班牙和美国。在西班牙,目前有 22个在建项目,总计1037 MW。这些项目预计均将在2010年底前并入电网。美国尽管目前只有75MW装机容量正在建设中,但处于准备阶段的项目约有8.5GW,计划于2014年建成。CSP之所以在西班牙和美国快速发展,主要源于两国的政策支持。现行的西班牙皇家法令要求到2010年CSP装机容量要达到500MW。此外,西班牙还发布了上网电价法案,规定12%天然气补然的CSP电站,上网固定电价统一为26.9375c€/kwh。而美国联邦政府和各州则实施了可再生能源配额制和投资税收抵免政策。新一届的奥巴马政府又把 30%的投资税收优惠政策延长至2016年。在2008 年 11 月,太阳能热发电发展比较好的加州州政府提出到 2020 年可再生能源配额制的标准从 2010 年的20%提高到 33%。在未来 10年内,由于资源和政策支持的双重因素,西班牙和美国将继续引领全球CSP市场的发展。

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 楼主| 发表于 2010-3-9 19:28:13 | 显示全部楼层
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<!--[endif]--><p></p></p><p center;" align="center"> 图一、美国加州Kramer Junction 建成的SEGS抛物槽镜354MW <b>CSP</b>电站<p></p></p><p left;" align="left">    目前,全球累计有3000 MW的<b>CSP</b>发电系统在投入运行,由世界银行/GEF基金和西班牙<b>太阳能</b>计划资助的250MW容量的<b>CSP</b>发电站正在设计建设之中,美国计划到2010年在西南部各州建成总装机容量达1000MW的<b>CSP太阳能</b>聚热发电系统。<p></p></p><p left;" align="left">二、 <b>CSP</b><b>太阳能</b>聚热发电的关键技术<p></p></p><p left;" align="left"><b>CSP</b>基本有如下几种技术线路:
1)、抛物槽镜阵列<b>CSP</b>发电系统
该系统采用抛物槽镜阵列作为聚热器(单位结构如图二所示),采用绝缘油作为传热介质,利用换热蒸汽推动常规汽轮发电机组发电。处于抛物面聚焦点的油管为烛芯式聚热管。<p></p></p><p center;" align="center"><!--[if gte vml 1]><v:shape> <v:imagedata></v:shape><![endif]--><!--[if !vml]-->
<!--[endif]--><p></p></p><p center;" align="center">图二、 抛物槽镜式聚热器在SANDIA实验台上进行旋转性能测试<p></p></p><p left;" align="left">    图三为以色列SOLEL<b>太阳能</b>系统公司典型的抛物槽镜式<b>CSP</b>发电系统构成,主要由<b>太阳能</b>聚热高温油循环系统、常规汽轮机发电系统和冷却系统组成,<b>太阳能</b>聚热系统包括抛物槽镜式聚热器、油膨胀/储存容器、高温油泵、油传热介质、油/水换热器(预热器、蒸发器和过热器)组成;常规发电系统由汽轮发电机组、高温蒸汽介质、冷凝器、升压站送出设备等组成;冷却系统包括冷却水介质、冷却水塔和冷却风扇等组成。
<p></p></p><p center;" align="center"><!--[if gte vml 1]><v:shape> <v:imagedata></v:shape><![endif]--><!--[if !vml]-->
<!--[endif]--><p></p></p><p center;" align="center">图三、 以色列SOLEL公司的抛物槽镜式<b>CSP</b>发电站<p></p></p><p left;" align="left">2)、碟式<b>CSP</b>发电系统
    其原理如图四所示,主要由定日镜和能量接收器组成。定日镜由马达装置驱动自动跟踪太阳以获取最大太阳照射,并聚焦太阳光束能量集中给接收器上的电能转换单元,加热其中的流体使之带动膨胀机做功。图四为由美国波音公司和SUNTN实验室开发的单元容量为25KW的碟式<b>CSP</b>发电系统。<p></p></p><p center;" align="center"><!--[if gte vml 1]><v:shape> <v:imagedata></v:shape><![endif]--><!--[if !vml]-->
<!--[endif]--><p></p></p><p left;" align="left">3)、能量塔<b>CSP</b>发电系统
    其原理如图五组成,系统包括定日镜阵列、能量接收塔、冷/热熔盐储存罐、常规汽轮发电机组组成。由于该系统增加了能量塔,所有定日镜收集到的热量都直接传送给能量接收塔,使得系统功率可以做得很大,且增加以硝酸盐为介质的能量储存装置,为并网运行的区域规模化<b>CSP</b>发电站夜间稳定供应电力提供了解决方案。<p></p></p><p center;" align="center"><!--[if gte vml 1]><v:shape> <v:imagedata></v:shape><![endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->

图五、能量塔<b>CSP</b>发电站系统构成

          <!--[if gte vml 1]><v:shape> <v:imagedata></v:shape><![endif]--><!--[if !vml]--><!--[endif]-->       <p></p></p><p center;" align="center">图六、西班牙15MW Solar Tres 能量塔式<b>CSP</b>电站<p></p></p><p left;" align="left">4)、其他<b>CSP</b>技术
    除了上述三种<b>太阳能</b>聚热技术外,市场上还有平板式<b>太阳能</b>聚热器、与天然气或其他燃料配套的全天候碟式混合发电系统等。上述聚热设备除了可用作<b>太阳能</b>发电外,还可以用作<b>太阳能</b>空调、<b>太阳能</b>采暖、<b>太阳能</b>热水及海水淡化等动力领域。<p></p></p><p left;" align="left">三、 <b>CSP</b><b>太阳能</b>聚热发电站的成本
    <b>太阳能</b>能否大规模商业化应用的关键在于能否有效降低建设和运营成本,作为将高效的太阳热能收集技术与传统汽轮发电技术融合起来的<b>CSP太阳能</b>聚热发电技术之所以在近几年迅猛发展,得益于其成本接近常规发电系统的成本,从而显示出了强大的生命力。<p></p></p><p center;" align="center"><!--[if gte vml 1]><v:shape> <v:imagedata></v:shape><![endif]--><!--[if !vml]-->
<!--[endif]--><p></p></p><p center;" align="center">图七、<b>CSP</b>发电站成本变化趋势<p></p></p><p left;" align="left">    图七显示了<b>CSP太阳能</b>聚热发电系统成本变化趋势。早期的抛物槽镜式系统的发电成本大约是35美分/度电,随着发电站建造规模的不断扩大以及运行维护成本的不断降低,目前的发电成本降低至11美分/度电,成为全球最低成本的<b>太阳能</b>电力。随着更加先进的碟式和能量塔式<b>太阳能</b>聚热技术项目的相继示范试运行和不断完善,相信在未来五年,与抛物槽镜的变化趋势一样,先进聚热技术会使<b>CSP</b>发电成本降低至8美分/度电;将抛物槽镜与接收器、反射器、玻璃镜面度膜技术、热储存器和优化控制等技术结合起来,可望在2015年前将<b>CSP</b>的发电成本降至5美分/度电,成为全球可再生能源市场最具竞争力的绿色电力供应模式。<p></p></p><p left;" align="left">    图八为由美国NREL牵头正在美国西南部 Arizona, California, Colorado, New Mexico, Nevada, Texas, and Utah.各州实施的1000MW<b>太阳能CSP</b>聚热发电工程抛物槽镜、蝶式接收装置、能量塔式聚热三大技术的典型集成方案,总发电成本目标为7美分/度电。
<p></p></p><p center;" align="center"><!--[if gte vml 1]><v:shape> <v:imagedata></v:shape><![endif]--><!--[if !vml]-->
<!--[endif]--><p></p></p><p center;" align="center">图八、1000MW<b>太阳能CSP</b>聚热发电项目<p></p></p><p><p> </p></p>
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