太阳能热发电采用聚光器将低密度的太阳辐射转换成高密度的能流,经由传热介质将太阳能转化为热能,通过热力循环做功,产生电力。根据聚光系统形式的不同,聚光太阳能热发电主要形式有抛物面槽式、线性菲涅尔式、太阳能塔式和抛物面碟式。
聚光太阳能热发电系统组成示意图
1. 抛物面槽式系统
由平行的高反射率抛物面型曲镜面组成,将太阳光聚集到位于焦线的集热管上,加热管内的传热流体、经热交换产生蒸汽,驱动汽轮机组发电。槽式系统结构简单,安装方便,成本较低,聚光比50-80,工作温度一般在400℃左右,传递回路长导致热损高,综合效率较低。
2. 塔式系统
利用定日镜跟踪太阳,将聚焦的太阳光反射到位于塔顶部的吸热器内。塔式系统综合效率高,聚光比高达1000,工作温度500℃-1400℃;但其装置结构和控制系统相对复杂,成本高,适合大规模、大容量的商业化应用。
3. 抛物面碟式系统
利用旋转抛物面反射镜,聚集太阳直射到中心点,在中心点位置,斯特林发动机将集中的热量转化为有用的机械能,再通过发电装置转化为电能。碟式系统聚光比1000-3000,工作温度高达1000℃。但其单机发电功率只有5-50 kW,适合分布式发电;且运行过程无需冷却水,适合水资源短缺地区。
4. 线性菲涅尔式系统
用平面镜代替上述抛物面型曲面镜,通过调整平面镜的倾斜角度,将阳光反射到集热管上。线性菲涅尔式系统反射镜装置排列紧凑、土地利用系数高,由于铺设近地面,故风荷载小,抗风性能好,聚光比25-100,工作温度270℃-550℃,综合效率低于槽式系统。

抛物面槽式系统装置示意图 太阳能塔式系统聚光吸热装置示意图 抛物面碟式系统装置示意图 线性菲涅尔式系统聚光装置示意图
以上四种聚光太阳能热发电形式各有特点,可根据应用场景选择相应的技术进行设计实施。