槽形抛物面太阳能热发电技术

1.2.1.2.1聚光集热子系统：是系统的核心，由聚光镜、接收器和跟踪装置构成。接受器主要有两种：真空管式和腔式；跟踪方式采用一维跟踪，有南北、东西和极轴三种方式。

1.2.1.2.2换热子系统：由预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器组成。当系统工质为油时，采用双回路，即接收器中工质油被热后，进入换热子系统中产生蒸汽，蒸汽进入发电子系统发电。直接采用水为工质时，可简化此子系统。

1.2.1.2.3发电子系统：基本组成与常规发电设备类似，但需要配备一种专用装置，用于工作流体在接收器与辅助能源系统之间的切换。

1.2.1.2.4蓄热子系统：太阳能热发电系统在早晚或云遮间隙必须依靠储存的能量维持系统正常运行。蓄热的方法主要有显式、潜式和化学蓄热三种方式。

1.2.1.2.5辅助能源子系统：在夜间或阴雨天，一般采用辅助能源系统供热，否则蓄热系统过大会引起初始投资的增加。

1 抛物面槽式集热器的工作原理和热损失分析

1．1工作原理

  自SEGS电站运营以来，主要有4种抛物面槽式集热器被该电站广泛采用，型号分别是：LS一1，LS一2，LS一3和LS一4。前三种采用导热油为传热介质，最后一种采用水为传热介质。其中，Ls一2集热器发展最为成熟，是SEGS电站主要采用的集热器，约占整个集热器场集热器的65％左右MJ。本文以坞一2集热器为例来说明集热器的工作原理并建立传热模型。

  抛物面槽式集热器主要由抛物面反射镜、集热元件、金属支撑机构和驱动机构四部分组成的。其中，集热元件是实现光热转换的重要部件。集热元件由外壁涂有吸收涂层的金属吸收管(以下简称金属管)以及套在金属管外的玻璃管组成，两端采用金属密封头密封。玻璃管外壁涂有增透涂层，能够使绝大部分太阳光线通过玻璃管；内壁涂有防增透涂层，能够隔绝绝大部分热辐射能量。金属管与玻璃管之间的空间为真空区域。集热元件位于反射镜的焦线上，吸收反射镜反射的太阳光。太阳光进入集热器反射镜开口，经过反射镜的反射汇聚到位于焦线上的集热元件。太阳光线首先接触到玻璃管外壁，绝大部分光线在增透涂层的作用下通过玻璃管到达金属管。金属管吸收太阳辐射能温度升高，经过金属管壁的导热，与其中的导热流体进行对流换热，最终把太阳辐射能转化成导热流体的热能。

  在实际运行中，随着时间变长，集热元件的真空区域可能进入气体。由于气体的存在，导致集热器热效率降低。本文考虑两种集热器运行工况，一是集热元件真空区域不存在气体，称为真空工况；另外一种是集热元件真空区域进入大气压力的空气，称为空气工况。

1．2传热机理分析

  根据集热器的结构，文献[2]绘出了传热热阻结构图，如图l所示。图中由太阳辐射光线

 

  经槽式抛物面反射镜反射后到达金属管的热量Qi。在到达金属管表面后分为两股，一股为经过金属管壁传递至流体的有用热量Q。另一股为经过玻璃管向外散失的热量Q．。在经金属管壁向流体传递有用热量Q。的过程中，主要包括金属管壁的导热和管内流体的对流换热两个环节，对应的热阻分别为R：和R。；在经玻璃管向外散失热量Q，。的过程中，主要的传热环节有金属管向玻璃管的辐射散热、真空区域气体的导热和玻璃管与大气之间的辐射及对流散热，对应的传热热阻分别为R，心，R，和。当集热器处于真空工况运行时，不存在气体的导热热阻尺。

  集热器运行时，由于反射镜加工工艺、驱动机构误差等因素的影响，进入反射镜开口的太阳

  光线不能完全被反射镜反射到集热元件，造成集热器光学损失。