一、塔式太陽能熱發(fā)電的基本原理
塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)也稱集中型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。它是在空曠的地面上建立一高大的中央吸收塔，塔頂上安裝固定一個吸收器，塔的周圍安裝一定數(shù)量的定日鏡，通過定日鏡將太陽光聚集到塔頂?shù)慕邮掌鞯那惑w內(nèi)產(chǎn)生高溫，再將通過吸收器的工質(zhì)加熱并產(chǎn)生高溫蒸汽，推動汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。即塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用眾多的平面反射陣列，將太陽能輻射反射到置于高塔頂部的太陽接受器上，加熱工質(zhì)產(chǎn)生過熱蒸汽，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電，從而將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。顯然，陣列中的平面反射鏡數(shù)目越多，則其聚光比越大，接收器的集熱溫度也就越高。
塔式太陽能光熱發(fā)電原理圖
二、塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)組成
塔式太陽能熱發(fā)電站概念設(shè)計原理系統(tǒng)如下圖所示。整個系統(tǒng)由4各部分構(gòu)成：聚光裝置、集熱裝置、蓄熱裝置和汽輪機(jī)發(fā)電裝置，主要包括定日鏡陣列、高塔、吸熱器、傳熱介質(zhì)、換熱器、蓄熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組等。
塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，吸熱器位于高塔上，定日鏡群以高塔為中心，呈圓周分布，將太陽光聚焦到吸熱器上，集中加熱吸熱器中的傳熱介質(zhì)，介質(zhì)溫度上升，存入高溫蓄熱罐，然后用泵送入蒸汽發(fā)生器加熱水產(chǎn)生蒸汽，利用蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)機(jī)組發(fā)電。汽輪機(jī)乏汽經(jīng)冷凝器冷凝后送入蒸汽發(fā)生器循環(huán)使用。在蒸汽發(fā)生器中放出熱量的傳熱介質(zhì)重新回到低溫蓄熱罐中，再送回吸熱器加熱。
1.定日鏡
定日鏡主要由平面反射鏡與跟蹤機(jī)構(gòu)組成。反射鏡可由玻璃制造，背面鍍銀并涂保護(hù)層，也可用反光鋁板制造，反射鏡安裝在反光鏡托架上。下面是來自網(wǎng)上的定日鏡照片。
大型定日鏡面積達(dá)百平方米以上，由多塊平面鏡拼成，對于超大定日鏡上的多塊鏡面可略擺成拋物面狀，便于集中太陽光。
定日鏡的面積相比定日場是很小的，而且距接收器又遠(yuǎn)，要把陽光準(zhǔn)確反射到接收器必須準(zhǔn)確的跟蹤定位，定日鏡一般采用雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)，控制方法用傳感器跟蹤與視日跟蹤法并用。每個定日鏡都有獨(dú)立的跟蹤系統(tǒng)，勿需集中控制。
定日鏡
2.中心接收塔
中心接收塔也稱動力塔，是塔式太陽能熱發(fā)電站的集熱裝置。它由太陽輻射接收器和高塔兩部分組成。接收器安裝在高塔頂上，工質(zhì)輸送管道等布置在空心塔體內(nèi)。
3.蓄熱裝置
塔式太陽能熱發(fā)電站的蓄熱裝置，通常是兩個不承壓的開式貯熱槽：一個是冷鹽槽，一個是熱鹽槽，以混合鹽做貯熱介質(zhì)。冷鹽槽中的冷鹽，通過泵送往塔頂?shù)慕邮掌?，?jīng)太陽能加熱至高溫，貯于熱鹽槽中。運(yùn)行時，熱鹽通過蒸汽發(fā)生器加熱水變成過熱汽，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，然后再返回冷鹽槽。通常混合鹽的運(yùn)行工況接近常壓，因此接收器不承壓，允許采用薄壁鋼管制造，從而可以提高傳熱管的熱流密度，減少接收器的外形尺寸，以至降低接收器的輻射和對流熱損失，是接收器具有較高的吸收效率。
我國石油和天然氣資源比較貧乏，是一個以煤炭為主要能源資源的國家，煤炭占據(jù)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)2/3以上的比例。煤的大量使用，給環(huán)境帶來諸多負(fù)面影響，如燃煤排放CO2帶來的溫室效應(yīng)以及地面下沉、水體污染等等。滿足持續(xù)快速增長的能源需求和能源的清潔高效利用，中國對以煤炭為主體的能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行改革勢在必行，否則，來自國際社會的壓力將會愈來愈大。開發(fā)利用可再生能源是建立可持續(xù)發(fā)展能源系統(tǒng)最主要的政策措施，也是我國長期的能源發(fā)展戰(zhàn)略。
