槽式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)是通過拋物面槽式聚光鏡面將太陽光匯聚在焦線上,在焦線上安裝管狀集熱器,以吸收聚焦后的太陽輻射能。管內(nèi)的流體被加熱后,流經(jīng)換熱器加熱水產(chǎn)生蒸汽,借助于蒸汽動(dòng)力循環(huán)來發(fā)電。該裝置從早到晚由西向東跟蹤太陽連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),集熱器軸線與焦線平行呈南北向布置,這是一種一維跟蹤太陽的模式,跟蹤簡(jiǎn)易,且光學(xué)效率較高。聚光比在30―80之間,溫度范圍可達(dá)400℃。
上世紀(jì)80年代,美國(guó)Luz公司在加州莫哈維沙漠陸續(xù)建成了9座槽式聚光熱發(fā)電站(SEGS),總裝機(jī)容量為354兆瓦,年發(fā)電總量10.8億千瓦時(shí),發(fā)出的電力可供50萬人使用。管狀集熱器內(nèi)工作介質(zhì)為導(dǎo)熱油,導(dǎo)熱油通過換熱器可以產(chǎn)生390℃的過熱蒸汽以驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。隨著技術(shù)不斷發(fā)展,系統(tǒng)效率由起初的11.5%提高到13.6%。每千瓦電能裝機(jī)容量的投資己由6000美元降至2000多美元;電費(fèi)由每度24美分降至7.5美分―8.5美分。
自1984年以來,Luz公司先后開發(fā)了14兆瓦、30兆瓦和80兆瓦多種系統(tǒng),由太陽輻射能至電能的最高瞬時(shí)效率為24%,年平均效率最高為15%。由于太陽能是隨機(jī)的,在工作介質(zhì)的回路中增設(shè)一個(gè)使用常規(guī)燃料(通常為天然氣)的輔助鍋爐,以備急需。
該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):第一,安裝維修比較方便;第二,多聚光器集熱器可以同步跟蹤,故跟蹤控制代價(jià)大為降低;第三,吸收器為管狀,使得工作介質(zhì)加熱流動(dòng)的同時(shí),也是能量集中的過程,故其總體代價(jià)相對(duì)最小,經(jīng)濟(jì)效益最高,這正是該系統(tǒng)最先在世界上實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的原因所在。
目前,直接產(chǎn)生高溫高壓水蒸汽的新型吸收管業(yè)已研制成功,可以取消傳熱油的回路,從而降低系統(tǒng)和運(yùn)行的成本,增加運(yùn)行的安全性。
掌握槽式太陽熱發(fā)電先進(jìn)技術(shù)的國(guó)外企業(yè)主要分布在美國(guó)、以色列和德國(guó)。集熱管(HCE)是該系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。目前,全世界僅有以色列的Solel公司和德國(guó)的Schott公司可以制造并提供。每個(gè)集熱器單元長(zhǎng)度12米,縱向由7塊拋物形玻璃鏡面組成,橫向由4塊玻璃鏡面組成。玻璃鏡面對(duì)稱布置,總共28塊。集熱器組件SKAL―ET150由位于中部的驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)。
中國(guó)光伏標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員、中國(guó)科學(xué)院電工研究所高級(jí)工程師馬勝紅說,在我國(guó)太陽能資源每年每平方米超過1900千瓦時(shí)的地區(qū),建立30兆瓦―100兆瓦的槽式聚光熱發(fā)電站,前景將十分廣闊。如果該系統(tǒng)能在中國(guó)本土化生產(chǎn)制造,造價(jià)降低的潛力是很大的,該系統(tǒng)最適宜大規(guī)模發(fā)展。