v形槽集熱器

簡介

太陽能熱發電是解決未來我國能源供應的主要途徑，槽式太陽能熱發電技術是經濟可行、技術可靠，並經過30年商業化驗證的。槽式太陽能聚光集熱器是槽式太陽能熱發電系統的核心部件，其成本占槽式太陽能熱發電系統總成本的40%以上。因此，提高槽式太陽能聚光集熱系統的性能是提高槽式太陽能熱發電站的發電效率、降低發電成本的關鍵。

槽式集熱器

隨著電子技術的發展，太陽能集熱器的類型越來越多樣化。根據進入採光口的太陽輻射方向是否改變，分為聚光型集熱器、非聚光型集熱器；根據集熱器的傳熱工質類型的不同，分為液體型集熱器、空氣型集熱器；根據集熱器是否跟蹤太陽，分為跟蹤集熱器、非跟蹤集熱器；根據集熱器內是否有真空空間，分為平板型集熱器、真空管型集熱器；根據集熱器的工作溫度範圍的不同，分為高溫集熱器、中溫集熱器、低溫集熱器。其中最常見是將太陽能集熱器分為平板型太陽能集熱器和真空管型太陽能集熱器。

槽式集熱器根據工作溫度範圍屬於中高溫集熱器的範疇，可以使換熱工質得到比較高的溫度，可被用到熱發電、海水淡化處理、供暖工程、吸收式製冷等生活和生產領域。其利用光熱轉化方式，通過聚焦、反射和吸收等過程實現光能到熱能的轉化，使換熱介質達到一定溫度，以滿足不同負載的需求的集熱裝置。

v型槽集熱器應屬於槽式集熱器，又稱拋物槽式集熱器，具有聚光比高，發熱量大，套用範圍廣的特點。

組成結構

v型槽集熱器一般由太陽位置感測器、機械跟蹤機構、拋物槽反射器、同軸太陽光接收器及輸配管路組成。自然陽光經過反射器聚焦到接收器上，被接收器的吸收器表面所吸收，傳給在吸收器內部流動的集熱介質，變成所需要的有用能。由於地球上的任一點繞太陽的位置是隨時在變化的，所以集熱器必須裝設跟蹤系統，根據太陽的方位，隨時調整反射器的位置，以保證反射器的開口面與入射太陽輻射總是相互垂直。

工作過程

v型槽集熱器工作過程分為 3 個階段來討論。

反射階段

太陽光線進入槽式反射鏡開口，經過反射鏡反射到達吸收器玻璃管的外表面。

穿透階段

太陽直射輻射光到達吸收器玻璃管外表面在玻璃管外壁增透塗層的作用下，穿過玻璃管進入到真空區域到達金屬管。玻璃管內壁塗有防增透塗層，使進入玻璃管內的太陽光線幾乎不能離開玻璃管散失到環境中。

吸收階段

太陽直射輻射光加熱金屬管，通過金屬管內壁與導熱流體的對流換熱與金屬管的導熱將太陽直射輻射的能量傳遞給金屬管中的導熱流體。導熱流體沿著各個集熱元件從集熱器入口向集熱器出口流動，依次吸收各個集熱元件傳輸的熱量，最終達到出口溫度的要求。

實際套用

目前，槽式拋物面太陽能熱發電電站幾乎占據了太陽能熱發電電站裝機容量的90%，也是目前所有太陽能熱發電試驗電站中功率及年效率最高的電站。截止2011年初，全世界一共有29座槽式太陽能熱發電電站在運行，總裝機容量為1220MW，大約占到了聚光太陽能發電電站的96.3%。2009年，裝機容量為50MW的Andasol1在西班牙Andalucia正式竣工，是歐洲第一個運行的槽式太陽能電站，預計年發電量179GW·h。太陽能集熱場年平均效率估計約43%，整個電站效率約16%。2010年，一座5MW Archimede ENEA槽式電站在義大利西西里島建成，熔融鹽作為循環工質和儲熱介質，而且使用的是世界上較為先進的ENEA太陽能聚光器。2011年11月，一座1000MW的熱發電系統正式建成。2012年11月7日，西班牙Abengoa集團宣布開始在南非建設100MW的KaXuSolarOne槽式光熱發電項目。