聚光太陽能發電（CSP）工作原理：塔式，槽式，菲涅耳式或蝶式

聚光桶是什麼

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所有的聚光太陽能（CSP）技術都使用鏡面配置，將太陽的光能聚集到集熱器上並將其轉換成熱量。然後可以將這些熱量用於產生蒸汽，以驅動渦輪產生電能或用作工業熱源。

聚光太陽能發電廠可整合熱能儲存系統，以在陰天或日落後或日出前的幾個小時內發電，這種儲存太陽能的能力使聚光太陽能成為一種靈活且可排程的可再生能源。

CSP系統還可以與聯合迴圈發電廠結合使用，從而形成可提供高價值、可排程電力的混合發電廠。它們也可以整合到使用CSP等功率模組的現有火力發電廠中，例如煤炭、天然氣、生物燃料或地熱發電廠。

CSP電廠還可以在太陽輻射低的時期使用化石燃料來補充光熱輸出。在這種情況下，將配備使用天然氣供熱或燃氣蒸汽鍋爐/再熱器。

CSP技術有四種類型，最早使用的是

槽式技術

，截至2017年增長最快的是

塔式技術

。對於每一種型別，都有不同的設計變型或不同的配置，具體取決於是否包含熱能儲存以及使用哪種方法來儲存太陽能。

拋物線槽式系統：

在拋物面槽式CSP系統中，太陽的能量透過彎曲的拋物線槽形反射器聚集到集熱管上，該集熱管沿反射器鏡曲面上方約一米的距離延伸出來。 流經管道的傳熱流體（HTF）（通常為導熱油）的溫度從293ºC升高至393ºC，然後將熱能用於熱力系統，從而在傳統的蒸汽輪機做功發電。

槽式太陽能集熱器場包括平行排列的多個拋物線形槽形鏡，這些反射鏡排列成一排，以使這些單軸槽形鏡在白天可以從東向西跟蹤太陽，以確保太陽連續聚焦在接收管上。 截至2018年，商業運營中90％的CSP使用槽式系統。

塔式系統：

集熱塔或中央集熱器系統利用稱為定日鏡的太陽跟蹤鏡將太陽光聚焦到塔頂的集熱器上。在集熱器中將傳熱流體加熱到大約600ºC，用來產生蒸汽，然後蒸汽在傳統的蒸汽輪機做功發電。

最早的集熱塔使用蒸汽作為傳熱流體，這種流體不適合用於儲存。南非的Khi Solar One和加利福尼亞的Ivanpah光熱電站透過直接將水加熱成蒸汽進行商業運營。Gemasolar（2011），Crescent Dunes（2013）和Noor III（2018）的專案使用熔融鹽作為傳熱流體，因為它們具有出色的傳熱和儲能能力。

為了達到更高的溫度，從而提高效率並降低成本，大量機構正在研究其它傳熱或儲能材料。這些可能的儲能材料涉及從空氣到沙粒，再到其他各種化學混合物。

線性菲涅耳系統：

與拋物線槽式CSP系統的長陣列相似，線性集中式集熱器場由平行佈置的大量集熱器組成。 這些通常以南北方向排列，以最大化收集年度和夏季的光熱能源。 反射鏡平放在地面上，將陽光反射到上方的管道。 像槽式和塔式一樣，菲涅耳式也可以在電站裝置中儲存熱能，或產生蒸汽直接使用。

拋物面碟式系統：

拋物面碟式系統由碟形的拋物線形焦點聚光器組成，它將太陽輻射反射到安裝在焦點處的集熱器上。這些集熱器安裝在帶有兩軸跟蹤系統的結構上跟蹤太陽軌跡。收集的熱量通常由安裝在隨碟形機構移動的集熱器上的熱機直接使用。 碟形聚光器可以達到極高的溫度，並有望用於太陽能反應器中以製造需要極高溫度的太陽能燃料。斯特林（Stirling）和布雷頓（Brayton）迴圈發動機目前在功率轉換方面受到市場青睞，儘管在商業應用上，很少採用碟式系統用於發電。

Translated by Lincoln on April 11， 2020