槽式太陽能熱發電系統：

槽式系統( 如圖1 所示) 将由抛物線槽式聚光鏡、集熱管等構成的大量槽式太陽能聚光集熱器(以下簡稱槽式集熱器)布置在場地上，再将這些槽式集熱器加以串、并聯，抛物線槽式聚光鏡采用單軸跟蹤方式追蹤太陽運動軌迹，将直射太陽輻射聚焦到位于抛物線焦線的集熱管上，集熱管中的傳熱工質被加熱到400℃左右用以産生高溫高壓蒸汽，從而推動汽輪發電機組發電。

槽式系統結構簡單、成本較低、土地利用率高、安裝維護方便，而且導熱油工質的槽式太陽能熱發電技術( 以下簡稱槽式技術) 已經相當成熟。由于槽式系統可将多個槽式集熱器串、并聯排列組合，因此可以構成較大容量的熱發電系統。但也因為其熱傳遞回路很長，傳熱工質的溫度難以再提高，系統綜合效率較低。

集熱管裡的工質通常是導熱油，但随着科學技術的發展，工質可以擴展到熔融鹽、水、空氣等物質。目前實際應用的工質主要有2 種，即導熱油和水。

槽式技術按其工質不同，分為導熱油槽式系統和直接蒸汽發電(DSG)槽式太陽能集熱系統(以下簡稱DSG 槽式系統) 。

1.導熱油槽式系統

傳統槽式系統的工質為導熱油，導熱油工質被加熱後，流經換熱器加熱水産生過熱蒸汽，借助于蒸汽動力循環推動常規汽輪發電機組發電。導熱油槽式系統工作原理如圖2所示，主要由聚光集熱子系統、換熱子系統、發電子系統、蓄熱子系統、輔助能源子系統等構成。

聚光集熱子系統是系統的核心，由衆多分散布置的槽式集熱器組成，而槽式集熱器包括抛物線槽式聚光鏡、集熱管和跟蹤裝置等3部分。抛物線槽式聚光鏡為線聚焦裝置，陽光經鏡面反射後，聚焦為一條線，集熱管就放置在這條線上，用于吸收陽光加熱工質(如圖3所示)。目前，集熱管有真空集熱管和空腔集熱管2種結構形式。跟蹤裝置由單片機、伺服電機、傳感器等組成。太陽輻射傳感器瞬時測定太陽位置，通過計算機控制伺服電機，帶動反射鏡面繞軸跟蹤太陽。槽式集熱器的聚光比為10～ 30，集熱溫度可達400 ℃。

換熱子系統由預熱器、蒸汽發生器、過熱器和再熱器組成。導熱油槽式系統采用雙回路結構，即集熱管中的工質油被加熱後，進入換熱子系統中産生過熱蒸汽，過熱蒸汽通過蒸汽回路進入汽輪發電子系統發電。

發電子系統基本組成與常規發電設備類似，但太陽能加熱系統與輔助能源系統聯合運行時，需要配備一種專用控制裝置，用于工作流體在太陽能加熱系統與輔助能源系統之間的切換。

蓄熱子系統是槽式系統不可缺少的組成部分。

槽式系統在早晚或雲遮時通常需要依靠儲能設備維持系統的正常運行。蓄熱器就是采用真空或隔熱材料作良好保溫的貯熱容器。蓄熱器中貯放蓄熱材料，通過換熱器對蓄熱材料進行貯熱和取熱。蓄熱子系統采用的蓄能方式主要有顯式、潛式和化學蓄熱3種，不同的蓄熱方式應選擇不同的蓄熱材料。

輔助能源子系統一般應用于夜間或陰雨天系統運行時，采用天然氣或燃油等常規燃料作輔助能源。Al-sakaf提出，電廠通常可以使用25%以上的化石類燃料以作不時之需，這樣可以節省昂貴的能量儲存裝置，降低整個太陽能熱發電系統的初次投資，而且優化了太陽能熱發電站的設計，大大降低了生産單位電能的平均成本。

2.DSG 槽式系統

目前，導熱油槽式技術已經比較成熟，但導熱油工質本身卻存在着很多不足之處。

(1) 導熱油在高溫下運行時，化學鍵易斷裂分解氧化，從而引起系統内壓力上升，甚至出現導熱油循環泵的氣蝕。因此，導熱油槽式系統一般運行溫度為400 ℃，不易再提高，這直接造成導熱油槽式系統的效率不高。

(2) 導熱油在爐管中流速必須在2 m/s以上，流速越小油膜溫度越高，易導緻導熱油結焦。

(3) 油溫必須降到80 ℃以下，循環泵才能停止運行。

(4) 一旦導熱油發生滲漏，在高溫下将增加引起火災的風險。美國LUZ公司的SEGS電站就曾經發生過火災，并為防止油的洩漏和對已漏油的回收投入大量資金。

鑒于導熱油工質的上述問題，Cohen 和Kearney于1994 年提出了以水為工質的DSG 槽式集熱器概念，作為槽式集熱器未來的發展方向。DSG槽式系統是采用DSG 槽式集熱器，利用抛物線形槽式聚光器将太陽光聚焦到集熱管上，直接加熱集熱管内的工質水，直至産生高溫高壓蒸汽推動汽輪發電機組發電的系統。與導熱油槽式系統相比，DSG 槽式系統同樣由聚光集熱子系統、發電子系統、蓄熱子系統、輔助能源子系統構成，但由于利用水工質代替了導熱油工質，因此沒有換熱環節。DSG 槽式系統具有以下優勢：用水替代導熱油，消除了環境污染風險；省略了油/蒸汽換熱器及其附件等，減少了換熱環節的能量損失，電站投資大幅下降；簡化了系統結構，大幅降低了電站的運營成本；具有更高的蒸汽溫度，電站發電效率較高。近年來各國專家學者均将目光投向了DSG 槽式系統。

DSG 槽式系統有3 種運行模式，分别是直通模式、注入模式和再循環模式，如圖4 所示。在直通模式DSG 槽式系統中，給水從集熱器入口至集熱器出口，依次經過預熱、蒸發、過熱，直至蒸汽達到系統參數，進入汽輪機組發電。注入模式DSG 槽式系統與直通模式DSG 槽式系統類似，區别在于注入模式DSG 槽式系統中集熱器沿線均有減溫水注入。而再循環模式DSG槽式系統最為複雜，該系統在集熱器蒸發區結束位置裝有汽水分離器。上述3種模式中，直通模式是最簡單、最經濟的運行模式，再循環模式是目前最保守、最安全的運行模式，而由于注入模式的測量系統不能正常工作，因此一般不采用注入模式。由于DSG槽式系統運行中集熱器内存在水－水蒸氣兩相流轉化過程，因此，其控制問題比導熱油工質槽式系統更加複雜。

來源：互聯網。

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