塔式太阳能集热发电热力系统的设计与分析开题报告
文献综述：
- 课题研究背景
太阳能作为一种用之不尽、取之不竭的清洁动力，发电量巨大，约等于数万个三峡工程发电量的总和，太阳能发电是一条重要的新动力开发途径。近些年以来，世界各国都加强了太阳能热力发电技术研究力度，我国为鼓励利用太阳能发电，促进相关产业健康发展，采取一系列措施、政策保证太阳能热力发电技术的研究。
聚光式太阳能热发电技术（CSP）[1]通过聚光镜聚焦太阳能转化为工质的热能，进而推动热力发电系统发电。其中，按照聚光集热方式的不同，CSP系统可分为槽式、塔式、碟式三种类型，塔式太阳能热发电系统因其具有较高的集热温度而备受人们关注，它通常由聚光集热、蓄热和动力3个子系统组成。现阶段，全球对于塔式太阳能热力发电技术的研究主要倾向于对太阳热能进行搜集、储蓄、传输以及防腐蚀等的研究，而且太阳能热发电体系功率相对较低，怎么高效利用太阳能是现阶段面对的一个严峻挑战，因此，想要打破技术壁垒，就需要进行进一步的研究探索。
世界上有各式的塔式太阳能热力系统，部件分置、系统参数及其㶲分析都会不同，但是原理大体一致，其中董泉润[2]在《塔式太阳能热力发电技术进展综述》中归纳其原理如下图所示：
大型受热器位于一高塔上，定日镜群以高塔为中心，呈圆周状分布，以便将太阳光精确地聚焦到高塔顶部的受热器上，将受热器中的传热介质加热至500℃以上，存入高温储罐。需要时用泵将高温传热介质泵人蒸汽发生器内，与给水进行热交换产生10MPa，500℃以上的蒸汽，最后利用该高温高压蒸汽驱动Rankine循环汽轮发电机组发电。汽轮机排汽经冷凝器冷凝后泵回给水系统，供蒸汽发生器重复循环利用。高温传热介质在蒸汽发生器中经热交换后，温度降至250～300℃，被泵入低温储罐储存，需用时，再泵送回高塔上受热器内加热。传热介质沿受热器→高温储罐→蒸汽发生器→低温储罐循环流动，所发生的能量转换过程为：太阳热能(定日镜场)→传热介质内能(受热器)→蒸汽动能(蒸汽发生器)→电能(汽轮发电机)。
- 国内外本课题研究现状
1982年开始，国际上每2年召开一次专门的塔式太阳能热力发电国际会议，内容涉及：电站的设计、制造、运行、评价；站址和气象条件对电站性能的影响；高温太阳热能利用与储存技术的研究。[3]
由美国能源部投资兴建的Solar One电站[4]于1981年建成，1982年4月投入运行，是当时世界上最大的塔式太阳能发电。Solar One的工作原理是利用分布于塔四周的1818面定日镜，将太阳光反射到塔顶的吸热器表面，加热流经吸热器的工质水/水蒸气，吸热后的水/水蒸气变为过热蒸汽(10.1MPa，516℃)，经管道大部分的过热蒸汽进入汽轮机中做功，小部分进入储能系统，经热交换器换热后，流回吸热器。在汽轮机中的水蒸气做功后被排入凝汽器，在泵压下，被汽轮机的抽汽加热，回到吸热器中，至此一个热力循环完成，如下图所示。
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