趙鋒鋒

（上海應用技術大學， 上海 201418）

1 集熱系統

1.1 塔式集熱系統

平面鏡是塔式集熱系統的一個主要組成部分，一旦定日鏡的傳動不能連續(xù)進行，集熱器就不能接收到反射光線，因此定日鏡如何以恰當的方式進行遠距離跟蹤是該系統的一個技術突破點[1]。這種鏡子具備獨立的太陽追蹤系統，雙軸單軸均有。當集熱塔接收太陽光后，該系統可對其進行開環(huán)或閉環(huán)控制。接收器由預熱、蒸發(fā)和再熱器三大部分組成，主要作用是間接或直接地接收“鏡場”四周分布的熱量。聚焦點的溫度需控制在一定范圍內，以免光斑在風的作用下出現晃動時，溫度高低不定。受熱面在太陽能的作用下，溫度達到一定程度后，將自身的熱量向四周散發(fā)是間接接收器的主要工作原理。間接接收器的一個代表是管狀接收器[2]，由于其加熱的溫度過高，光斑的位置常常不確定，加上其他不確定的因素，溫度也常常不夠穩(wěn)定，常造成各種不良后果。當介質不夠或流動不暢時，接收器會開啟自身相關的保護功能，必要時及時改變鏡場的傾斜度，或采取一定的隔離措施，以減輕接收器溫度過高帶來的不良后果。值得注意的是，集熱塔相關工作人員的操作應按照具體的工作流程實施，切勿在接收器高溫即運行時登塔。

1.2 槽式集熱系統

首先，與塔式集熱系統不同的是，槽式集熱系統主要組成部分是集熱管形成的拋物面，且大多串聯成槽型[3]。其次，這個系統也帶有相應的追蹤太陽的系統。最后，恰當地設置傳動系統的具體參數以及采取一定的措施以減少風力對該系統的影響是該系統的一大技術突破點。槽式集熱系統當然也有其自身的劣勢。當熱流分布多少不等時，周圍環(huán)境的冷熱也常常各不相同，這容易引起吸熱管不耐受，損壞以致不起作用；當集熱管中的高熱導體流失時，由于其溫度過高，常常容易引發(fā)嚴重的后果，比如火災；當沒有足夠的電力及時的供應本系統時，高溫傳導介質則容易變性而失去作用。

1.3 其他集熱系統

首先，與塔式集熱系統和槽式集熱系統不同的是，碟式集熱系統主要組成部分是反射鏡，各鏡子之間的關聯性常常不大，但性能好，耗電低，聚光好，但是，因為這個系統具有存儲空間不足、高昂的價格以及溫度過高等劣勢，人們對其常望而卻步。

與碟式集熱系統不同的是，菲涅爾式集熱系統主要組成部分是鏡面和集熱管，這個系統的前身是拋物面式的槽式集熱系統，此系統以槽式集熱系統為基礎，在鏡面上，采用其特有的菲涅爾類型，從而優(yōu)化了鏡面的內部結構。當熱流分布多少不等時，周圍環(huán)境的冷熱也常常各不相同，這容易引起吸熱管不耐受，損壞以致不起作用。

2 蓄熱系統

蓄熱系統可連續(xù)運行，因而其常具有調節(jié)峰值的優(yōu)勢。在各種蓄熱系統中，潛熱和化學型在現實生活中的使用頻率明顯不如顯熱型多，單罐蓄熱使用頻率明顯不如雙罐蓄熱多。熔融鹽由于自身的化學特性，無論是在安全性、成本、發(fā)熱以及與設施的匹配性方面，常常更具優(yōu)勢。值得注意的是，在熔融鹽的使用過程中，為了達到熔融鹽的起效溫度，相關的配套設施需要提前進行預熱[4]，并且要注重設備的日常維護，以減輕熔融鹽對相關設備造成的損害，從而減少危險事故的發(fā)生，以保護相關從業(yè)人員，延長設備的使用年限。對熔融鹽來說，三元鹽的起效溫度相對較低，故不需要對相關的配套設施進行提前加熱，如果溫度過高，超過三元鹽可耐受的溫度時，物理化學反應會導致三元鹽變性，純度明顯降低，起效溫度也會有所升高，從而發(fā)生各種不良后果。如果多元鹽聚積在相應的設施上時，整個蓄熱系統作用的發(fā)揮都將大打折扣。

3 換熱系統

該系統主要涉及到介質的選擇這一難題。不同介質的作用機制如下：熔融鹽傳熱和蓄熱兼顧，防凍結是這一介質在具體使用過程中需要注意的一個問題。水經過加熱，氣化成蒸汽后，為設備運行提供相應的電力支持，從而使整個系統的運行更加簡單快捷。蒸汽狀態(tài)和液態(tài)水狀態(tài)的處理是該系統運行過程中存在的一個難點。空氣這一介質在發(fā)揮作用時，需要使用陶瓷吸熱器，這不同于水、導熱油和熔融鹽?？諝膺@一介質，對溫度要求比較高，在蓄熱和保存維護方面，實施難度比較大，因此只能小范圍應用。如果導熱油加熱溫度過高，以致難以耐受時，整個換熱系統的運行效率常常大打折扣。當溫度過高時，由于導熱油自身特性，需要借助于無氧氣層如O2、N2的保護，以減少自爆等安全問題的產生。導熱油這一換熱介質在發(fā)揮作用時，使用量較大，故需要足夠大的壓力罐與之相匹配，從而增加了操作難度。

4 輔熱系統

輔熱系統的主要作用：輔熱系統可促進水蒸氣快速達到起效溫度，從而縮短其轉化為電能的時間，整個系統的運行速度提高；自然的太陽能不能滿足系統運行需求時，輔熱系統可保證整個太陽能光熱發(fā)電系統的正常運行。輔熱系統優(yōu)勢具體體現在：輔熱系統可加熱設備至所需的溫度，以促進熔融鹽等介質達到熔點溫度，以防止凍結的發(fā)生[5]，提高設備的安全性能。相比較天然氣加熱和油加熱，電加熱安全性能較好，但成本高昂，且容易引起熔融鹽變性，作用發(fā)揮受限，效率減低。

5 發(fā)電系統

熱機和發(fā)電機是該系統的兩個主要組成部分，前者類型較多，主要是各種汽輪機，包括汽輪機、燃氣輪機和低沸點工質汽輪機，安全性好。發(fā)電機類型單一，主要指的是斯特林這一類型，這種發(fā)電機對H2的需求量大，安全性能較差。汽輪機常應用于大規(guī)模的太陽能光熱發(fā)電系統；溫度過高時，燃氣輪機則變?yōu)槭走x；溫度要求不高時，低沸點以及斯特林型成為首選。

6 其他風險防范

發(fā)電站多建立在太陽能充足的地區(qū)。為了保證電力需求，發(fā)電站多建立在西部，這些地區(qū)日照時間較長，可利用的太陽能豐富，且地廣人稀，滿足了發(fā)電站對空間的要求，降低了成本。但這些地區(qū)存在氣候環(huán)境差，公共建設缺乏等劣勢，為此，相關部門要建立相關的安全設施和措施，并且利用西部地區(qū)自身的地理優(yōu)勢，保證各種工程項目順利開展。各部門共同努力以保證介質的安全性。溫度過高時，一些介質如導熱油、熔融鹽等容易變性流失，引發(fā)一系列的安全問題。因此，注重保持介質的安全性，消除安全隱患，對這一行業(yè)的健康發(fā)展至關重要。當太陽能發(fā)電無法滿足市場需求時，備用電源及時提供電能，以保證太陽能光熱發(fā)電系統的正常運行，防止凍結的發(fā)生，減輕斷電對太陽能光熱發(fā)電系統造成的不良后果，減輕經濟損失。

7 結語

太陽能光熱系統對空間的需求比較大，并且其自身存在諸多的安全隱患，無論是在系統運行還是安全防護方面，都需要加以精進。發(fā)電站除了注重效益外，定期開展相關的知識講座，以提高從業(yè)人員的整體素養(yǎng)，并且發(fā)放相應的防護物品，做好防護措施，制定危險處理方案，采取相應的應急措施。同時，相關部門要制定相應的行業(yè)操作規(guī)范和流程，建立相應的管理部門，完善管理體系，制定管理制度，定期開展相應的工作匯報會議，提高安全意識，加強安全監(jiān)管，重視安全“三同時”，做好安全措施。為了促進太陽能光熱發(fā)電行業(yè)的進一步發(fā)展，相關的從業(yè)人員要共同努力，致力于解決這一系統存在的的安全隱患。