太陽能集中器

基本上，太陽能聚光器與 光伏轉換器…此外，由於許多特性，熱能型太陽能發電廠比光伏發電效率高得多。

太陽能聚光器的任務是將太陽光線聚焦到盛有冷卻液的容器上，冷卻液可以是例如油或水，它們善於吸收太陽能。聚光方法不同：拋物柱形聚光器、拋物面鏡或日心塔。

在一些聚光器中，太陽輻射沿著焦線聚焦，而在其他聚光器中，太陽輻射聚焦在接收器所在的焦點上。當太陽輻射從較大的表面反射到較小的表面（接收器的表面）時，達到高溫，冷卻劑吸收熱量，移動通過接收器。整個系統還包含一個存儲部分和一個能量傳輸系統。

聚光器的效率在多雲期間會顯著降低，因為只有直接的太陽輻射會被聚焦。出於這個原因，這些系統在日照水平特別高的地區實現了最高效率：在沙漠中，在赤道地區。為了提高太陽輻射的使用效率，聚光器配備了特殊的跟踪器，跟踪系統確保聚光器最準確地朝向太陽方向。

由於太陽能聚光器成本高，跟踪系統需要定期維護，其使用主要限於工業發電系統。

這種裝置可以與混合動力系統一起使用，例如，與碳氫化合物燃料一起使用，那麼存儲系統將降低發電成本。這將成為可能，因為生成將全天候進行。

拋物線管太陽能聚光器長達 50 米，類似於拉長的鏡面拋物線。這種聚光器由一組凹面鏡組成，每個凹面鏡收集平行的太陽光線並將它們聚焦在特定的點上。沿著這樣的拋物線，放置了一個裝有冷卻液的管子，這樣所有被鏡子反射的光線都會聚焦在它上面。為了減少熱量損失，管子被沿著圓柱體焦線延伸的玻璃管包圍。

這些集線器在南北方向成排排列，當然配備了太陽能跟踪系統。集中在管道中的輻射將冷卻劑加熱到近 400 度，它通過熱交換器，產生蒸汽，使發電機的渦輪轉動。

公平地說，應該注意的是，光電管也可以代替管子。然而，儘管光伏電池的聚光器尺寸可以更小，但這充滿了效率下降和過熱問題，這需要開發高質量的冷卻系統。

在80年代的加州沙漠中，建成了9座總裝機容量為354兆瓦的拋物柱形聚光電站。然後同一家公司（Luz International）還在 Deget 建造了一個 SEGS I 混合動力裝置，容量為 13.8 兆瓦，其中還包括天然氣烤箱。一般來說，到 1990 年，該公司已經建造了總容量為80 兆瓦。

在世界銀行的資助下，摩洛哥、墨西哥、阿爾及利亞和其他發展中國家正在開發拋物線發電廠的太陽能生產。

因此，專家得出結論，如今，拋物線槽式發電廠在盈利能力和效率方面落後於塔式和盤式太陽能發電廠。

盤式太陽能裝置——這些裝置與衛星天線一樣，是拋物面鏡，可將太陽光線聚焦到位於每個此類天線焦點處的接收器上。同時，採用這種加熱技術的冷卻液溫度達到1000度。傳熱流體立即輸送到與接收器組合的發電機或發動機。例如，這裡使用了斯特林和布萊頓發動機，由於光學效率高且初始成本低，因此可以顯著提高此類系統的性能。

Rancho Mirage 的拋物面碟式太陽能裝置的效率世界紀錄是通過碟式裝置與斯特林發動機相結合實現的 29% 的熱電效率。

由於模塊化設計，匹配型太陽能係統非常有前途，它們使您可以輕鬆地為連接到公共電網的混合用戶和獨立用戶達到所需的功率水平。一個例子是 STEP 項目，該項目由位於佐治亞州的 114 個直徑為 7 米的拋物面鏡組成。

該系統產生中壓、低壓和高壓蒸汽。低壓蒸汽供給針織廠空調系統，中壓蒸汽供給針織行業自身，高壓蒸汽直接供給發電。

當然，太陽能圓盤聚光器與斯特林發動機相結合會引起大型能源公司所有者的興趣。因此，Science Applications International Corporation 與三個能源公司合作，正在開發一個使用斯特林發動機和拋物面鏡的系統，該系統將能夠產生 25 kW 的電力。

在帶有中央接收器的塔式太陽能發電廠中，太陽輻射集中在位於塔頂的接收器上……塔周圍放置了大量反射器-定日鏡……定日鏡配備了雙軸太陽跟踪系統，因此它們始終轉動，使光線靜止不動，集中在熱接收器上。

接收器吸收熱能，然後轉動發電機的渦輪機。

在接收器中循環的液體冷卻劑將蒸汽帶到蓄熱器。通常工作溫度為 550 度的水蒸氣，空氣和其他溫度高達 1000 度的氣態物質，低沸點的有機液體 - 低於 100 度，以及液態金屬 - 高達 800 度。

根據電站的用途，蒸汽可以驅動渦輪機發電或直接用於某種生產。接收器中的溫度從 538 度到 1482 度不等。

南加州的 Solar One 發電塔是同類發電塔中的第一座，最初通過產生 10 兆瓦的蒸汽-水系統發電。然後它進行了現代化改造，改進後的接收器現在使用熔鹽和儲熱系統，效率顯著提高。

這導致電池塔式發電廠的太陽能聚光器技術取得突破：這種發電廠的電力可以按需生產，因為儲熱系統可以儲存長達 13 小時的熱量。

熔鹽技術可以將太陽能儲存在 550 度，現在可以在一天中的任何時間和任何天氣下發電。容量為 10 兆瓦的塔式電站“太陽能二號”已成為此類工業發電廠的原型。未來——為大型工業企業建設30至200兆瓦的工業企業。

前景是巨大的，但發展受到大面積需求和工業規模建設塔站的巨大成本的阻礙。例如，建設一個100兆瓦的塔式電站需要200公頃，而一個能夠產生1000兆瓦電力的核電站只需要50公頃。另一方面，用於小容量的拋物線-圓柱站（模塊化）比塔式站更具成本效益。

因此，塔式和槽式聚光器適用於並網的 30 MW 至 200 MW 發電廠。模塊化磁盤集線器適用於僅需要幾兆瓦的網絡的自主供電。塔式和板式系統的製造成本都很高，但效率非常高。

正如您所看到的，拋物面槽式聚光器作為未來幾年最有前途的太陽能聚光器技術佔據了最佳位置。

另請閱讀此主題： 太陽能在世界的發展