塔式系統(tǒng)

    1973年，世界性石油危機的爆發(fā)刺激了人們對太陽能技術的研究與開發(fā)。相對于太陽能電池的價格昂貴、效率較低，太陽能熱發(fā)電的效率較高、技術比較成熟。許多工業(yè)發(fā)達國家，都將太陽能熱發(fā)電技術作為國家研究開發(fā)的重點。從1981-1991年10年間，全世界建造了裝機容量500kW以上的各種不同形式的兆瓦級太陽能熱發(fā)電試驗電站余座，其中主要形式是塔式電站，最大發(fā)電功率為80MW。由于單位容量投資過大，且降低造價十分困難，因此太陽能熱發(fā)電站的建設逐漸冷落下來。

    但對塔式太陽能熱發(fā)電的研究開發(fā)并未完全中止。1980年美國在加州建成太陽I號塔式太陽能熱發(fā)電站，裝機容量10MW。經(jīng)過一段時間試驗運行后，在此基礎上又建造了太陽II號塔式太陽能熱發(fā)電站，并于1996年1月投入試驗運行。

    碟式(盤式)系統(tǒng)

    盤式(又稱碟式)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是世界上最早出現(xiàn)的太陽能動力系統(tǒng)。近年來，盤式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要開發(fā)單位功率質(zhì)量比更小的空間電源。盤式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)應用于空間，與光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，具有氣動阻力低、發(fā)射質(zhì)量小和運行費用便宜等優(yōu)點，美國從1988年開始進行可行性研究，計劃在近期進行發(fā)射試驗。例如，1983年美國加州噴氣推進試驗室完成的盤式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，其聚光器直徑為11m，最大發(fā)電功率為24.6kW，轉(zhuǎn)換效率為29%。1992年德國一家工程公司開發(fā)的一種盤式斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率為9kW，到1995年3月底，累計運行了17000h，峰值凈效率20%，月凈效率16%，該公司計劃用100臺這樣的發(fā)電系統(tǒng)組建一座MW的盤式太陽能熱發(fā)電示范電站。

    盤式(又稱碟式)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)(拋物面反射鏡斯特林系統(tǒng))是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收在拋物面的焦點上，接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到750℃左右，驅(qū)動發(fā)動機進行發(fā)電。

    美國熱發(fā)電計劃與Cummins公司合作，1991年開始開發(fā)商用的7千瓦碟式/斯特林發(fā)電系統(tǒng)，5年投入經(jīng)費1800萬美元。1996年Cummins向電力部門和工業(yè)用戶交付7臺碟式發(fā)電系統(tǒng)，計劃1997年生產(chǎn)25臺以上。Cummins預計10年后年生產(chǎn)超過1000臺。該種系統(tǒng)適用于邊遠地區(qū)獨立電站。

    美國熱發(fā)電計劃還同時開發(fā)25千瓦的碟式發(fā)電系統(tǒng)。25千瓦是經(jīng)濟規(guī)模，因此成本更加低廉，而且適用于更大規(guī)模的離網(wǎng)和并網(wǎng)應用。1996年在電力部門進行實驗，1997年開始運行。

    太陽能光熱發(fā)電-商業(yè)化前景

    以上三種系統(tǒng)性能比較。三種系統(tǒng)目前只有槽式線聚焦系統(tǒng)實現(xiàn)了商業(yè)化，其他兩種處在示范階段，有實現(xiàn)商業(yè)化的可能和前景。三種系統(tǒng)均可單獨使用太陽能運行，安裝成燃料混合(如與天然氣、生物質(zhì)氣等)互補系統(tǒng)是其突出的優(yōu)點。

    就幾種形式的太陽熱發(fā)電系統(tǒng)相比較而言，槽式熱發(fā)電系統(tǒng)是最成熟，也是達到商業(yè)化發(fā)展的技術，塔式熱發(fā)電系統(tǒng)的成熟度目前不如拋物面槽式熱發(fā)電系統(tǒng)，而配以斯特林發(fā)電機的拋物面盤式熱發(fā)電系統(tǒng)雖然有比較優(yōu)良的性能指標，但目前主要還是用于邊遠地區(qū)的小型獨立供電，大規(guī)模應用成熟度則稍遜一籌。應該指出，槽式、塔式和盤式太陽能光熱發(fā)電技術同樣受到世界各國的重視，并正在積極開展工作。