塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的技術(shù)探討

孫 泓， 毛申允

（上海電氣電站設(shè)備有限公司電站輔機(jī)廠，上海，200090）

1 概 述

太陽(yáng)每秒鐘放射的熱量約3.75×1023kW，其中到達(dá)地球陸地表面的輻射能約1.7×1013kW，相當(dāng)于目前全世界1年內(nèi)消耗各種能源所產(chǎn)生總能量的35000多倍，這還不包括輻射在海洋上的能量。如能利用其中極少部分（輻射在世界沙漠面積的1%）用于發(fā)電，就足夠全世界的能源消耗。太陽(yáng)的壽命至少尚有40億年，相對(duì)于人類歷史來(lái)說(shuō)，源源不斷地供給地球的太陽(yáng)能，真可謂取之不盡用之不竭。

我國(guó)的太陽(yáng)能資源非常豐富，從青藏高原、新疆到內(nèi)蒙古高原的廣大西部地區(qū)，都是太陽(yáng)能的高輻射地區(qū)。其中約80多萬(wàn)km2的荒漠地帶是太陽(yáng)能輻射最豐富的地區(qū)，每平方公里的太陽(yáng)能輻射功率達(dá)百萬(wàn)千瓦級(jí)。如果按照35%的熱電轉(zhuǎn)換效率計(jì)算，每平方公里的發(fā)電量可達(dá)約35萬(wàn)kW·h。這80多萬(wàn)km2的荒漠中，只需利用幾個(gè)百分點(diǎn)的土地，就可達(dá)到10億千瓦級(jí)的供電水平。利用我國(guó)西部地區(qū)約10萬(wàn)km2的面積地域，就可以產(chǎn)生滿足我國(guó)1年消耗的電能。太陽(yáng)能熱發(fā)電具有明顯的環(huán)境優(yōu)勢(shì)。據(jù)估計(jì)每10MW太陽(yáng)能熱發(fā)電將減排CO2約5000噸／年，且不產(chǎn)生固體廢料。因此，利用太陽(yáng)能熱發(fā)電，對(duì)于緩解全世界特別是我國(guó)能源緊張和環(huán)境惡化的局面具有重要的戰(zhàn)略意義。

在太陽(yáng)能利用中，光伏發(fā)電和光熱發(fā)電是兩個(gè)不同的發(fā)展方向。首具商業(yè)化水平的是以太陽(yáng)能電池為代表的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏發(fā)電是利用硅板直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成微電流，通過(guò)收集系統(tǒng)匯集成一定量的電能達(dá)到商業(yè)使用所要求的能級(jí)。近年來(lái)，雖然我國(guó)光伏發(fā)電發(fā)展很快，但還不能解決電能的大規(guī)模儲(chǔ)存問(wèn)題，所以，以此替代化石燃料供電還有很長(zhǎng)的路要走。

太陽(yáng)能熱利用的另一個(gè)發(fā)展方向，是通過(guò)光熱轉(zhuǎn)換來(lái)獲取熱能并加以利用。其典型例子即是已進(jìn)入家庭的太陽(yáng)能熱水器，這是低溫范疇的光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（100℃等級(jí)）。另外，近年開始運(yùn)用的建筑綠色能源系統(tǒng)，則把太陽(yáng)能熱利用提高到了中溫等級(jí)（100～400℃）。用于房屋采暖、照明、空調(diào)、通風(fēng)等綜合能源系統(tǒng)。

太陽(yáng)能利用具有明顯的不穩(wěn)定性，在陰天或晚上，便無(wú)法正常工作，即使在陽(yáng)光充足的白天，只要有大片云彩飄過(guò)，太陽(yáng)光就會(huì)大打折扣。要想大規(guī)模利用太陽(yáng)能，進(jìn)而取代化石燃料向電網(wǎng)輸送綠色能源，必須解決采集和輸送的不穩(wěn)定性，規(guī)避其對(duì)電網(wǎng)的沖擊波動(dòng)。應(yīng)使太陽(yáng)能發(fā)電裝置能在微弱日光的環(huán)境下，還能穩(wěn)定正常地發(fā)電，必須走大規(guī)模儲(chǔ)存太陽(yáng)能熱發(fā)電道路。

近年，在這一領(lǐng)域已初步形成了具有高效率、大容量、高參數(shù)、高聚光比，能與大型汽輪發(fā)電機(jī)組或蒸汽－燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組配合，取代燃煤鍋爐直接向電網(wǎng)供電的“集聚型太陽(yáng)能熱發(fā)電”系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱CSP（Concentration Solar Power）。國(guó)際上主導(dǎo)的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)型式有三種：“碟式”、“槽式”和“塔式”。

這三種太陽(yáng)能發(fā)電方式中，塔式的聚光比最大，達(dá)到了800：1的高倍數(shù)，極大地提高了單套機(jī)組的效率，同時(shí)大幅度降低了投資成本，成為目前國(guó)際上領(lǐng)先的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置。

塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置能把大量日光反射到一個(gè)小范圍的區(qū)域，從而極大地提升了接收區(qū)域的溫度水平，使得高通量的熱流被盡可能地集中收集，避免了收集過(guò)程的散熱損失。目前已實(shí)踐的塔式接收裝置，其集熱器的外表面溫度可達(dá)1000℃以上，這使得作為吸熱工質(zhì)的水介質(zhì)瞬間達(dá)到臨界參數(shù)以上。這為整個(gè)機(jī)組的發(fā)電效率達(dá)到朗肯循環(huán)機(jī)組效率成為可能。塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置，見圖1所示。

圖1 塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置原理圖

塔式裝置中的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，能將白天收集到的太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)，在沒有陽(yáng)光的條件下，也能向發(fā)電機(jī)組提供穩(wěn)定的熱源供其發(fā)電。目前，國(guó)際上均按13h汽輪發(fā)電機(jī)組銘牌出力連續(xù)運(yùn)行，作為儲(chǔ)熱系統(tǒng)熱容量的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在采用熔融鹽作為儲(chǔ)熱介質(zhì)的裝置中，熱儲(chǔ)罐中的550℃的熱融鹽在儲(chǔ)存1個(gè)月后，溫度仍可保持在475℃左右，僅下降75℃。由于有了高通量的塔式集熱器，以及高儲(chǔ)熱效率的融鹽儲(chǔ)罐，使得塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)趨于成熟?？朔颂?yáng)能發(fā)電的不穩(wěn)定性，避免了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，使得這種技術(shù)進(jìn)入商業(yè)市場(chǎng)，逐步取代化石燃料火電機(jī)組成為可能。

根據(jù)國(guó)外研究，一套完善的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電機(jī)組在單獨(dú)運(yùn)行條件下，已可達(dá)到年投運(yùn)率65%的水平，如采用與其他能源方式聯(lián)合運(yùn)行（比如蒸汽－燃?xì)饴?lián)合循環(huán)或火電、水電、風(fēng)電等）則可以極大提升綠色能源比重，大幅減少環(huán)境污染和對(duì)化石燃料的倚重。

2 塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的技術(shù)分析

現(xiàn)以美國(guó)南加州太陽(yáng)二號(hào)為例，分析塔式太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組設(shè)備構(gòu)成及運(yùn)行特點(diǎn)。

太陽(yáng)二號(hào)的額定發(fā)電功率為10MW，由2000面定日鏡將太陽(yáng)光反射聚集到集熱器，集熱器位于一座300英尺高的塔頂。通過(guò)集熱器的吸熱，將熱量傳遞給內(nèi)部的吸熱工質(zhì)，這個(gè)工質(zhì)為熔融鹽，由60%的硝酸鈉和40%的硝酸鉀組成。工質(zhì)在熔鹽冷儲(chǔ)罐里預(yù)加熱為液態(tài)后，被泵到集熱器里吸熱，成為高溫工質(zhì)后再回流至高溫儲(chǔ)罐里。當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)的熱工質(zhì)聚集到一定容量后，被泵入蒸汽發(fā)生器將熱量傳遞給給水。給水被加熱蒸發(fā)后，形成過(guò)熱蒸汽，送入汽輪發(fā)電機(jī)組沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)發(fā)電，放出熱量后的熔融鹽返流到冷儲(chǔ)罐里待用。

太陽(yáng)二號(hào)主要設(shè)備由定日鏡與鏡場(chǎng)、聚光塔、集熱器、融鹽儲(chǔ)罐、融鹽泵、蒸汽發(fā)生器和朗肯循環(huán)汽輪發(fā)電機(jī)組主輔設(shè)備組成（包括汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、凝汽器、冷卻塔、凝泵、給泵、高低壓加熱器、除氧器、補(bǔ)水處理設(shè)備等）。與火力發(fā)電機(jī)組相比較，最主要是省去了化石燃料鍋爐及其輔助設(shè)備。

2.1 定日鏡與鏡場(chǎng)

定日鏡有2000面，鏡場(chǎng)面積總共81000m2，每面鏡的外框尺寸41m2，由16塊小鏡子組成，2000面定日鏡呈360℃范圍環(huán)繞聚光塔布置，見圖2所示。

圖2 太陽(yáng)二號(hào)鏡場(chǎng)實(shí)景

定日鏡原理與日常使用鏡子類同，但是對(duì)玻璃材質(zhì)、幾何尺寸和鏡背的鍍層均有很高要求，鏡子的光熱反射率為98%，既要耐腐蝕，耐風(fēng)沙磨損，又要耐高溫灸烤。定日鏡架必須尺寸精準(zhǔn)，傳動(dòng)裝置跟蹤響應(yīng)同步平衡，抗風(fēng)能力強(qiáng)。在計(jì)算機(jī)程序的精確計(jì)算下，每天每時(shí)各個(gè)鏡子的反射角度均不同，需要很復(fù)雜的動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)，見圖3所示。由于反射余弦角不可互相干涉，鏡場(chǎng)占地的大小與聚光塔的高度、鏡面大小、地理緯度、檢修空間等有關(guān)，需綜合評(píng)估投資、運(yùn)行、維護(hù)等因素來(lái)確定，由于定日鏡和鏡場(chǎng)（包括土地成本）占到了機(jī)組總投資成本的近一半，所以科學(xué)布局定日鏡場(chǎng)是非常必要的。土地成本則因地而異，在美國(guó)南加州的戈壁灘上，地價(jià)可以很便宜，在我國(guó)的青藏高原、內(nèi)蒙古中西部沙漠、新疆的戈壁灘，其土地成本較低，但其他費(fèi)用會(huì)相應(yīng)升高。在我國(guó)東部沿海地區(qū)，則土地成本會(huì)大幅度增加，但其他費(fèi)用會(huì)有所下降，這需要綜合考慮評(píng)判。

圖3 太陽(yáng)二號(hào)的定日鏡

2.2 聚光塔

聚光塔的作用是將集熱器的位置盡可能地抬高，以便最大限度地利用有限的土地，更密集地布置定日鏡數(shù)量，見圖4所示。

圖4 太陽(yáng)二號(hào)的聚光塔

太陽(yáng)二號(hào)的塔高已達(dá)300英尺（將近100m），這僅為10MW發(fā)電功率的機(jī)組，如果是50MW，甚至是400MW的機(jī)組，塔高是不可能按比升高的，當(dāng)塔高被限制在一定限度內(nèi)時(shí)，如何設(shè)計(jì)定日鏡場(chǎng)以提高單機(jī)出力，將是這種形式太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置的發(fā)展關(guān)鍵。聚光塔通常為鐵塔和鋼筋水泥塔二種，抗風(fēng)防雷是關(guān)鍵。但水泥是少不了的材料，使用耐高溫的混凝土成為必然，近千度的高溫會(huì)燒壞塔表面的一切構(gòu)件。我國(guó)已研制出可耐溫900℃的新型混凝土材料。

2.3 集熱器

集熱器的功用是收集定日鏡反射來(lái)的陽(yáng)光并傳遞能量給系統(tǒng)工質(zhì)，是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，也是太陽(yáng)能系統(tǒng)與熱電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。世界各大公司對(duì)集熱器均有深入研究，設(shè)計(jì)方法和型式結(jié)構(gòu)也大不相同，見圖5所示。對(duì)于扇型布置的鏡場(chǎng)多采用單面布置集熱器，比如內(nèi)腔式集熱器。對(duì)于環(huán)形布置的鏡場(chǎng)則需要采用外表面式集熱器。

圖5 太陽(yáng)二號(hào)的集熱器

太陽(yáng)二號(hào)采用的集熱器是一種園柱型、外表面式集熱器，由24個(gè)管屏圍成園殼狀，園殼直徑約5m，有效高度超過(guò)6m，有效受熱面約97m2。平均每平方米的受熱面的能流密度達(dá)430kW，整個(gè)集熱器的吸收功率為42MW。在吸熱管的外表面需鍍履黑色鍍層，這種鍍層具有強(qiáng)度高、耐高溫循環(huán)等材料特性，對(duì)陽(yáng)光的吸收率達(dá)95%。集熱器能適應(yīng)溫度的急劇變化，在晴天，當(dāng)有云層飄過(guò)遮蔽陽(yáng)光時(shí)，集熱器的工作溫度可在1min內(nèi)，從565℃下降到287℃，所以，集熱器的吸熱面不僅要選用很好的材料，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也要能承受交變熱應(yīng)力的沖擊。集熱器是塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響到整個(gè)機(jī)組的效率和安全可靠性。

2.4 熔融鹽

太陽(yáng)二號(hào)集熱器換熱管內(nèi)的工質(zhì)是熔融鹽，其特性是具有很大的熱比容，并且熔點(diǎn)和沸點(diǎn)均很高，經(jīng)研究，太陽(yáng)二號(hào)的熔融鹽其熔化溫度為290℃，汽化溫度約為565℃，設(shè)計(jì)控制集熱器內(nèi)的最高溫度不超過(guò)545℃，這保證了工質(zhì)不會(huì)因汽化相變而產(chǎn)生高壓。熔融鹽加熱融化后，其粘度與水很接近，以此取代水作為換熱儲(chǔ)熱工質(zhì)，具有輸送方便、吸熱量大、便于儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)這種物質(zhì)也具有明顯的缺點(diǎn)：具有一定的毒性和腐蝕性，融點(diǎn)溫度高，在220℃以下，就會(huì)凝結(jié)成固體狀，這給系統(tǒng)管道閥門等附件帶來(lái)了麻煩，一旦受冷或有死角，就會(huì)在管道內(nèi)淤積堵塞。

太陽(yáng)二號(hào)采用了冷熔鹽罐和熱熔鹽罐存放熔鹽，共可存放1440噸，蓄熱能力為105MW·h，可供汽輪機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行3小時(shí)。

系統(tǒng)工作時(shí)，冷鹽罐內(nèi)的熔鹽預(yù)熱到全熔解溫度以上，通過(guò)熔鹽泵輸送到高塔上的集熱器內(nèi)，吸熱升溫后返回輸送到熱熔鹽罐。達(dá)到一定容量后，再輸送到蒸汽發(fā)生器，加熱給水產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，熔鹽放熱降溫后返回冷鹽罐。太陽(yáng)二號(hào)采用了熔融鹽中間回路后，將集熱與發(fā)電分成二個(gè)獨(dú)立回路，避免了太陽(yáng)光幅射的不穩(wěn)定性對(duì)電網(wǎng)的沖擊，且使機(jī)組能在微光環(huán)境下（有云遮擋或太陽(yáng)下山后）能繼續(xù)工作。該電站從1997年投入運(yùn)行至今，集熱器的效率比不用熔鹽的太陽(yáng)一號(hào)機(jī)組大幅提高，其集熱效率達(dá)到88%，自身耗電減小了29%，至今仍作為尖峰負(fù)荷機(jī)組作商業(yè)化運(yùn)行。近年，有1種三元復(fù)合熔融鹽（7%NaNO3＋53%KNO3＋40%NaNO2）被用作吸熱儲(chǔ)熱工質(zhì)，具有融解溫度低，使用范圍廣（最低融解溫度200℃，最高液態(tài)溫度高達(dá)900℃），低毒性、低腐蝕性、比熱容更大的優(yōu)點(diǎn)。

提高儲(chǔ)熱能量的途徑是采用更高效的工質(zhì)，或是增加儲(chǔ)熱工質(zhì)的總?cè)萘?，整個(gè)機(jī)組用什么傳熱儲(chǔ)能工質(zhì)，需要多少量的工質(zhì)，由整體設(shè)計(jì)規(guī)劃給定。研制更高效更安全可靠，能全天候運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組已經(jīng)成為可能。

2.5 蒸汽發(fā)生器與預(yù)熱器及過(guò)熱器

太陽(yáng)二號(hào)因使用了復(fù)合熔融鹽為工質(zhì)，也使蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與眾不同，傳熱工質(zhì)是高溫熔鹽，管內(nèi)走溶鹽，管外走給水和蒸汽。這給蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)運(yùn)行均提出了新的課題。同樣，在儲(chǔ)熱放熱回路中，熔融鹽工質(zhì)還擔(dān)負(fù)著對(duì)蒸汽的再加熱功能，這些熱交換器均面臨高溫、高腐蝕性，易凍堵等難題，是有關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)制造商需面對(duì)的挑戰(zhàn)。

2.6 汽輪發(fā)電機(jī)組及回?zé)嵯到y(tǒng)輔機(jī)

目前，太陽(yáng)能所轉(zhuǎn)換而得的熱能還處于小型化、中壓等級(jí)階段，尚未達(dá)到大型機(jī)組所需要的大流量高品質(zhì)蒸汽階段。太陽(yáng)二號(hào)的汽輪機(jī)蒸汽入口參數(shù)為10MPa，525℃，可在下午1時(shí)到晚上11時(shí)連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行。目前階段的技術(shù)發(fā)展更適合于做為尖峰負(fù)荷機(jī)組，以解決電網(wǎng)的高峰用電需求。由于沒有中間再熱，其發(fā)電效率達(dá)到30%～40%已屬很好，差于中間再熱機(jī)組的45%效率。這種中壓機(jī)組需根據(jù)上述特點(diǎn)作特殊設(shè)計(jì)。作為發(fā)電單元朗肯循環(huán)必配的回?zé)嵯到y(tǒng)也是必不可少的。凝汽器、高低加、除氧器、給水泵、補(bǔ)給水處理等設(shè)備均為常規(guī)必備。

2.7 電廠運(yùn)行模式

圖6 雙級(jí)蓄熱與雙運(yùn)行模式的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)

太陽(yáng)二號(hào)采用熔融鹽進(jìn)入集熱器吸熱后再儲(chǔ)存輸送到蒸發(fā)器，提高了運(yùn)行效率，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)布置，減少了各種熱損失。不過(guò)其本身具有的介質(zhì)毒性、腐蝕、凍堵等特性，要求系統(tǒng)設(shè)備和連接管道閥門具有很好的高溫性能和盡可能少的密封件，并且在送達(dá)高塔的過(guò)程中，連接管道系統(tǒng)均需布置預(yù)熱解凍設(shè)備和非接觸磁性探測(cè)設(shè)備。這也使系統(tǒng)的檢測(cè)、加熱成本升高，運(yùn)行難度增加。

近年來(lái)，也有其他國(guó)家的工程師及研究機(jī)構(gòu)，嘗試采用雙級(jí)蓄熱與雙運(yùn)行模式的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)流程見圖6所示。

這種系統(tǒng)的集熱器內(nèi)的工質(zhì)是水和水蒸汽，這使得向塔頂輸送工質(zhì)變得簡(jiǎn)單。水在集熱器里受熱蒸發(fā)，產(chǎn)生高溫高壓過(guò)熱蒸汽，高品質(zhì)的蒸汽可以直接用來(lái)沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)，設(shè)計(jì)采用雙級(jí)蓄熱系統(tǒng)，可將多余的蒸汽進(jìn)行貯存，將高參數(shù)熱能通過(guò)換熱器，傳遞給復(fù)合熔融鹽，由熔融鹽擔(dān)任高熱值熱能儲(chǔ)存工質(zhì)，安排1個(gè)高溫儲(chǔ)罐、1個(gè)低溫儲(chǔ)罐形成封閉回路，先將塔頂輸送來(lái)的多余蒸汽攜帶的熱量通過(guò)換熱器將熔鹽加熱后，回流至高溫儲(chǔ)鹽罐備用。當(dāng)夜晚或太陽(yáng)被遮擋時(shí)，再通過(guò)熔鹽泵輸送到蒸汽再熱器中，加熱存貯備用的蒸汽。第二個(gè)儲(chǔ)熱回路是將塔頂集熱器輸送來(lái)的多余蒸汽，通過(guò)換熱器將大部分熱量傳遞給熔融鹽以后，低品位的汽水混合物輸送到蒸汽蓄熱器儲(chǔ)存?zhèn)溆?，?dāng)需要使用備用蒸汽時(shí)再泵出汽水混合物，進(jìn)入過(guò)熱器被熔鹽重新加熱形成過(guò)熱蒸汽后送汽輪機(jī)作功。這種雙工質(zhì)、雙循環(huán)儲(chǔ)熱系統(tǒng)將熔融鹽限制在很小的一個(gè)回路里，既解決了大規(guī)模儲(chǔ)熱，又避免了熔鹽給系統(tǒng)帶來(lái)的麻煩，不失為簡(jiǎn)單實(shí)用的系統(tǒng)。

3 塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)分析

比較塔式裝置與常規(guī)火電裝置的最大區(qū)別，在于塔式裝置取消了鍋爐，從而避免了最大的能源污染。它們具有同樣的汽輪發(fā)電裝置，只是用太陽(yáng)能收集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來(lái)提供汽源。這就為太陽(yáng)能進(jìn)入電力網(wǎng)創(chuàng)造了條件。

太陽(yáng)二號(hào)是在太陽(yáng)一號(hào)的基礎(chǔ)上改建的裝置，在建設(shè)過(guò)程中，原太陽(yáng)一號(hào)的部分設(shè)備被利用，這使得太陽(yáng)能二號(hào)的成本分析出現(xiàn)了偏差，不利于作為商業(yè)化成本分析的樣板。為此，美國(guó)有關(guān)部門對(duì)太陽(yáng)二號(hào)的成功投運(yùn)及今后規(guī)?；瘧?yīng)用，進(jìn)行了深入分析與預(yù)測(cè)，表1是按照2010年，2020年規(guī)?；虡I(yè)電站要求計(jì)算的經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果。

由表1數(shù)據(jù)可知，定日鏡場(chǎng)的投資成本占到整個(gè)電廠投資的40%～50%，而塔和集熱器系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)的占比約為25%，項(xiàng)目總投資分別是5.21億美元和5.05億美元。

表1 未來(lái)規(guī)劃電廠主要性能成本指標(biāo)

綜上所述，美國(guó)對(duì)太陽(yáng)能熱發(fā)電的研究和市場(chǎng)前景作了深入的研究，歐盟的大型太陽(yáng)能熱發(fā)電路線圖文件也在貫徹之中，市場(chǎng)前景非常寬廣。同時(shí)也應(yīng)該看到，我國(guó)至今仍無(wú)成規(guī)模的已在運(yùn)行的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電試驗(yàn)裝置。從美國(guó)南加州愛迪生公司的2010年～2020年市場(chǎng)分析預(yù)測(cè)的成本為0.565～0.0547＄／kW·h·yr。從國(guó)內(nèi)實(shí)際情況看，我國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電成本還很高，據(jù)分析，目前的實(shí)際成本不會(huì)低于4元／千瓦時(shí)，與火電、核電相比，還有很大差距，只有逐步形成可觀的規(guī)?；屯暾漠a(chǎn)業(yè)鏈后，其成本才能大幅下降。

4 發(fā)展瓶頸和關(guān)鍵技術(shù)

在我國(guó)，要建立高效率、大容量、高聚光比的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，需要盡快解決一系列的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)化。用模擬與仿真手段探索大型裝置的占地和占空問(wèn)題（比如采用立體布置定日鏡以節(jié)省土地等）。

（2）聚光系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化。如何提高聚光比和聚焦溫度，目前的水平已達(dá)到800倍的聚光比，如何進(jìn)一步提高聚光比，才能進(jìn)一步提高卡諾循環(huán)的熱效率。

（3）高反射率、耐腐蝕、耐磨損定日鏡的研制。

（4）大功率集熱器是塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、主體結(jié)構(gòu)研究，選擇性吸熱涂層材料的研制；換熱管金屬材料的耐高溫、耐腐蝕特性研究等均需重點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)。

（5）高溫傳熱儲(chǔ)熱工質(zhì)材料及其傳輸系統(tǒng)，三元復(fù)合硝酸鹽的制備技術(shù)及熱物理特性研究。

（6）儲(chǔ)熱傳熱單元設(shè)備管道系統(tǒng)的預(yù)熱保溫、疏通、融堵技術(shù)。

（7）高溫熔鹽泵的設(shè)計(jì)、選型。能在600℃以上工作溫度下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的大流量熔鹽輸送泵。

（8）工質(zhì)為熔鹽的各類熱交換器，其中以主蒸汽發(fā)生器最為重要，設(shè)計(jì)技術(shù)、制造工藝、運(yùn)行方式、內(nèi)部啟停、預(yù)熱清理等均為亟需解決的難點(diǎn)問(wèn)題。

［1］CALIFORNIA ENERGY COMMISSION.Renewable Energy－SOLAR TWO CENTRAL RECEIVER［M］.Gray Davis，Governor：1999.

［2］Commission Decision，Arnold Schwarzenegger，Governor.IMPERIAL VALLEY SOLAR ENERGY PROJECT （FORMERLY SES Solar Two）［M］.CALIFORNIA ENERGY COMMISSION：2010.

［3］Sargent ＆ Lundy LLC Consulting Group.Assessment of Parabolic Trough and Power tower Solar Technology Cost and Performance Forecasts［J］.NREL，2003（10）.

［4］Jesus M.lata.HIGH FLUX CENTRAL RECEIVERS OF MOLTEN SALTS FOR THE NEW GENERATION OF COMMERCAIL STANDALONE SOLAR POWER PLANTS［J］.SolarPACES，2006.