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前言：
塔式太陽能聚焦光熱蓄能發電的原理,是通過地麵展開的很多個反射鏡旋轉追蹤太陽軌跡,將(jiang)太(tai)陽(yang)光(guang)反(fan)射(she)聚(ju)焦(jiao)彙(hui)聚(ju)到(dao)中(zhong)心(xin)塔(ta)頂(ding)太(tai)陽(yang)能(neng)收(shou)集(ji)裝(zhuang)置(zhi)，接(jie)收(shou)器(qi)的(de)高(gao)度(du)從(cong)幾(ji)十(shi)米(mi)到(dao)上(shang)百(bai)米(mi)，聚(ju)焦(jiao)太(tai)陽(yang)光(guang)用(yong)以(yi)產(chan)生(sheng)高(gao)溫(wen)熱(re)能(neng)。利(li)用(yong)太(tai)陽(yang)能(neng)加(jia)熱(re)收(shou)集(ji)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)的(de)傳(chuan)熱(re)介(jie)質(zhi),(例如加熱鹽類融化),熱介質通過蓄能、管道介質傳導、熱(re)介(jie)質(zhi)交(jiao)換(huan)等(deng)等(deng)，再(zai)加(jia)熱(re)水(shui)形(xing)成(cheng)蒸(zheng)汽(qi)，直(zhi)接(jie)帶(dai)動(dong)發(fa)電(dian)機(ji)發(fa)電(dian)。與(yu)基(ji)於(yu)直(zhi)流(liu)發(fa)電(dian)的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)不(bu)同(tong)，塔(ta)式(shi)太(tai)陽(yang)能(neng)聚(ju)焦(jiao)光(guang)熱(re)蓄(xu)能(neng)發(fa)電(dian)的(de)突(tu)出(chu)優(you)點(dian)，一(yi)是(shi)發(fa)電(dian)為(wei)傳(chuan)統(tong)發(fa)電(dian)機(ji)模(mo)式(shi)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)，可(ke)直(zhi)接(jie)並(bing)網(wang)，上(shang)網(wang)效(xiao)率(lv)高(gao)成(cheng)本(ben)低(di)，與(yu)光(guang)伏(fu)直(zhi)流(liu)發(fa)電(dian)比(bi)較(jiao)省(sheng)掉(diao)了(le)直(zhi)流(liu)到(dao)交(jiao)流(liu)逆(ni)變(bian)器(qi)成(cheng)本(ben)與(yu)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)浪(lang)費(fei)；其次，其熱蓄能方式為融化的低成本的鹽類（與光伏發電的電池蓄能比較），熱re交jiao換huan時shi間jian可ke控kong，可ke在zai多duo雲yun雨yu天tian和he夜ye晚wan繼ji續xu發fa電dian，而er可ke控kong發fa電dian上shang傳chuan並bing網wang時shi間jian。因yin此ci，塔ta式shi太tai陽yang能neng聚ju焦jiao光guang熱re蓄xu能neng發fa電dian係xi統tong的de度du電dian成cheng本ben在zai太tai陽yang能neng發fa電dian種zhong類lei中zhong最zui低di，發fa電dian時shi間jian可ke控kong，是shi最zui有you希xi望wang成cheng為wei成cheng熟shu技ji術shu的de建jian立li規gui模mo化hua發fa電dian廠chang可ke能neng。自zi20世紀80年代以來，美國、西班牙、意大利等國相繼建立起不同形式的示範裝置，有力地促進了熱發電技術的發展。
一，塔式太陽能熱發電係統原理
塔式 CSP(Concentrating Solar Power) 電站的聚光係統由數以千計帶有雙軸太陽追蹤係統的反射鏡陣列（稱為定日鏡）、一座（或數座）中央集熱塔、集能器、蓄熱器、發fa電dian機ji組zu等deng五wu個ge主zhu要yao部bu分fen構gou成cheng。塔ta式shi太tai陽yang能neng發fa電dian由you成cheng千qian上shang萬wan麵mian雙shuang軸zhou太tai陽yang追zhui蹤zong係xi統tong的de反fan射she鏡jing陣zhen列lie將jiang太tai陽yang光guang聚ju焦jiao到dao中zhong央yang接jie收shou器qi上shang，接jie收shou器qi將jiang聚ju集ji的de太tai陽yang輻fu射she能neng轉zhuan化hua為wei熱re能neng，然ran後hou再zai將jiang熱re能neng傳chuan遞di給gei熱re力li循xun環huan工gong具ju，驅qu動dong熱re機ji做zuo功gong發fa電dian。塔ta式shi電dian站zhan的de優you點dian一yi是shi聚ju光guang倍bei數shu高gao，容rong易yi達da到dao較jiao高gao的de工gong作zuo溫wen度du，陣zhen列lie中zhong的de定ding日ri鏡jing數shu目mu越yue多duo，其qi聚ju光guang比bi越yue大da，最zui高gao可ke達da1 :500，運行溫度可達1 000℃～1 500℃，使其年度發電效率可以達到17%~20%，並且由於管路循環係統較槽式係統簡單得多，提高效率和降低成本的潛力都比較大。
二，塔式太陽能熱發電係統主要組件定日鏡與追日反射係統簡介
定日鏡
定ding日ri鏡jing是shi塔ta式shi太tai陽yang能neng熱re發fa電dian係xi統tong中zhong的de關guan鍵jian設she備bei。定ding日ri鏡jing場chang的de設she計ji是shi塔ta式shi太tai陽yang能neng熱re發fa電dian係xi統tong設she計ji的de重zhong要yao環huan節jie之zhi一yi，設she計ji良liang好hao的de定ding日ri鏡jing場chang可ke以yi從cong整zheng體ti上shang降jiang低di發fa電dian成cheng本ben，是shi太tai陽yang能neng熱re發fa電dian走zou向xiang實shi用yong化hua的de基ji礎chu之zhi一yi。定ding日ri鏡jing主zhu要yao由you平ping麵mian反fan射she鏡jing與yu轉zhuan角jiao仰yang角jiao雙shuang軸zhou驅qu動dong的de跟gen蹤zong機ji構gou組zu成cheng，反fan射she鏡jing麵mian鍍du銀yin並bing塗tu保bao護hu層ceng，反fan射she鏡jing安an裝zhuang在zai反fan光guang鏡jing托tuo架jia上shang。定ding日ri鏡jing分fen布bu在zai塔ta的de周zhou圍wei，組zu成cheng龐pang大da的de定ding日ri鏡jing場chang，其qi聚ju光guang麵mian積ji非fei常chang大da，所suo以yi塔ta式shi太tai陽yang能neng集ji熱re裝zhuang置zhi聚ju光guang比bi很hen高gao，聚ju光guang倍bei數shu可ke以yi達da到dao數shu百bai倍bei至zhi上shang千qian倍bei，可ke以yi使shi得de接jie收shou器qi工gong作zuo溫wen度du達da到dao千qian℃以上。定日鏡照片見圖3。
塔式太陽能熱發電係統的定日鏡
塔式太陽能熱發電站的定日鏡係統建設需要考慮和注意的問題有：機械碰撞問題、陰影和阻擋損失，衰減損耗、定日鏡的排布與布置方式以及定日鏡的跟蹤與傳動等。
定日鏡的追日跟蹤反射係統：
每個定日鏡位置控製係統裝有GPS定位與定時傳感器，從GPS獲huo得de當dang地di的de經jing度du緯wei度du與yu當dang地di當dang前qian時shi間jian，並bing與yu國guo際ji天tian文wen協xie會hui組zu織zhi聯lian網wang接jie收shou其qi提ti供gong確que定ding當dang地di經jing度du緯wei度du下xia當dang前qian時shi間jian的de太tai陽yang入ru射she角jiao度du，這zhe樣yang的de資zi訊xun可ke以yi與yu有you關guan國guo際ji天tian文wen協xie會hui合he作zuo，提ti前qian一yi天tian通tong過guo網wang絡luo預yu先xian獲huo得de保bao存cun在zai控kong製zhi器qi內nei，並bing在zai控kong製zhi係xi統tong中zhong提ti前qian計ji算suan好hao白bai天tian每mei個ge時shi間jian點dian的de定ding日ri鏡jing對dui日ri反fan射she角jiao度du。定ding日ri鏡jing每mei天tian在zai太tai陽yang落luo山shan之zhi後hou可ke以yi平ping伏fu歸gui位wei，將jiang計ji算suan第di二er日ri的de轉zhuan動dong軌gui跡ji每mei個ge時shi間jian點dian角jiao度du，這zhe樣yang既ji可ke以yi避bi免mian晚wan間jian的de大da風feng雨yu水shui對dui鏡jing麵mian的de損sun耗hao，延yan長chang鏡jing麵mian使shi用yong壽shou命ming，同tong時shi還hai可ke以yi對dui於yu控kong製zhi係xi統tong的de位wei置zhi每mei日ri有you一yi個ge起qi始shi點dian位wei置zhi校xiao準zhun，在zai第di二er天tian的de太tai陽yang開kai始shi升sheng起qi時shi，從cong起qi始shi點dian位wei置zhi開kai始shi和he控kong製zhi器qi了le提ti前qian計ji算suan好hao的de對dui日ri反fan射she角jiao度du軌gui跡ji，驅qu動dong轉zhuan動dong定ding日ri鏡jing的de轉zhuan角jiao和he仰yang角jiao兩liang台tai電dian機ji，與yu安an裝zhuang在zai電dian機ji上shang檢jian測ce角jiao度du的de編bian碼ma器qi位wei置zhi反fan饋kui信xin號hao比bi較jiao，到dao達da在zai預yu定ding的de一yi個ge時shi間jian與yu一yi個ge對dui應ying的de停ting止zhi位wei置zhi點dian。這zhe樣yang根gen據ju預yu先xian了le解jie的de太tai陽yang軌gui跡ji改gai變bian定ding日ri鏡jing的de反fan射she角jiao度du，稱cheng為wei“追日跟蹤位置控製係統”。
三，檢測驅動電機旋轉位置的編碼器
定ding日ri鏡jing控kong製zhi係xi統tong的de關guan鍵jian核he心xin，是shi半ban開kai環huan半ban閉bi環huan的de立li體ti角jiao度du控kong製zhi，其qi對dui太tai陽yang光guang角jiao度du的de獲huo取qu與yu到dao位wei是shi開kai環huan的de，提ti前qian獲huo得de當dang地di太tai陽yang軌gui跡ji位wei置zhi與yu計ji算suan每mei個ge時shi間jian段duan的de反fan射she角jiao度du；而控製器雙軸驅動的轉角仰角到達這樣提前計算的角度位置是閉環控製，根據位置傳感器——編(bian)碼(ma)器(qi)的(de)反(fan)饋(kui)位(wei)置(zhi)比(bi)較(jiao)電(dian)機(ji)的(de)驅(qu)動(dong)執(zhi)行(xing)。這(zhe)樣(yang)的(de)目(mu)的(de)是(shi)控(kong)製(zhi)造(zao)價(jia)成(cheng)本(ben)與(yu)運(yun)營(ying)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)，高(gao)精(jing)密(mi)的(de)動(dong)態(tai)隨(sui)動(dong)係(xi)統(tong)隨(sui)時(shi)捕(bu)捉(zhuo)太(tai)陽(yang)光(guang)角(jiao)度(du)的(de)一(yi)次(ci)投(tou)入(ru)成(cheng)本(ben)和(he)運(yun)行(xing)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)對(dui)於(yu)這(zhe)樣(yang)數(shu)千(qian)片(pian)的(de)定(ding)日(ri)鏡(jing)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)偏(pian)高(gao)，而(er)不(bu)宜(yi)使(shi)用(yong)，隨(sui)之(zhi)代(dai)替(ti)的(de)是(shi)堅(jian)實(shi)耐(nai)用(yong)的(de)回(hui)轉(zhuan)裝(zhuang)置(zhi)，由(you)減(jian)速(su)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)，並(bing)由(you)兩(liang)個(ge)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)低(di)成(cheng)本(ben)的(de)增(zeng)量(liang)編(bian)碼(ma)器(qi)作(zuo)為(wei)轉(zhuan)角(jiao)仰(yang)角(jiao)位(wei)置(zhi)的(de)反(fan)饋(kui)傳(chuan)感(gan)器(qi)。
定日鏡所用角度傳感器的核心，是高可靠性接近免維護而且還要低成本的增量編碼器。其所需的可靠性要求包括如下：
- 高(gao)防(fang)護(hu)等(deng)級(ji)的(de)密(mi)封(feng)特(te)性(xing)。由(you)於(yu)大(da)部(bu)分(fen)工(gong)作(zuo)在(zai)戶(hu)外(wai)沙(sha)漠(mo)地(di)區(qu)，對(dui)於(yu)風(feng)沙(sha)和(he)因(yin)高(gao)溫(wen)差(cha)變(bian)化(hua)引(yin)起(qi)的(de)吸(xi)入(ru)式(shi)水(shui)氣(qi)侵(qin)入(ru)的(de)防(fang)護(hu)特(te)別(bie)的(de)重(zhong)要(yao)，因(yin)此(ci)對(dui)於(yu)編(bian)碼(ma)器(qi)的(de)外(wai)殼(ke)封(feng)裝(zhuang)要(yao)求(qiu)不(bu)可(ke)以(yi)有(you)一(yi)顆(ke)螺(luo)絲(si)擰(ning)緊(jin)式(shi)封(feng)裝(zhuang)，而(er)是(shi)金(jin)屬(shu)外(wai)殼(ke)的(de)一(yi)次(ci)性(xing)擠(ji)壓(ya)式(shi)密(mi)封(feng)，構(gou)成(cheng)編(bian)碼(ma)器(qi)外(wai)殼(ke)與(yu)底(di)座(zuo)的(de)同(tong)材(cai)料(liao)一(yi)體(ti)化(hua)，並(bing)抗(kang)氧(yang)化(hua)。外(wai)殼(ke)的(de)防(fang)護(hu)等(deng)級(ji)必(bi)須(xu)在(zai)IP67或以上，轉軸的防護等級必須在IP64或以上。
- 寬電源與電氣保護。由於功耗的要求，此編碼器的工作電壓是5V，但是編碼器所需的供桌電壓範圍是5到30Vdc，並具有反接保護過壓保護，以防止戶外的雷電感應衝擊。
- 輸出信號的穩定可靠性，由於是選用較低成本的增量脈衝信號的編碼器，且工作電源為較低的5V，信號輸出也僅僅是5V的推挽式，信號電纜較長的可能達到5—10mi，zheduiyuzengliangxinhaoshuchudekekaowendingxingyouhengaodeyaoqiu，yaoqiuzaizhenggebaitiangongzuoqijiandemeiyoudiumaichong。zheyangdezengliangbianmaqidexinhaoshuchuhuiyaoqiujingguoyangedeshiyanceshi，dadaokangganraowendingshuchudedianqitexing。（歐盟檢測機關的CE電磁兼容性認證）。
- 寬溫度範圍。沙漠地區的溫差很大，一般要求編碼器的溫度範圍達到 -25℃——80℃。
- 抗震動衝擊等級。由於空曠場地的大風振動可能，要求編碼器的抗振動衝擊等級較高，包裝盒內六麵一米跌落無損。
- 最zui關guan鍵jian的de是shi低di價jia格ge和he較jiao長chang時shi間jian的de質zhi保bao期qi。之zhi所suo以yi沒mei有you選xuan擇ze更geng可ke靠kao合he理li的de絕jue對dui值zhi多duo圈quan編bian碼ma器qi，也ye是shi因yin為wei此ci項xiang應ying用yong的de低di成cheng本ben要yao求qiu。數shu千qian個ge定ding日ri鏡jing，每mei個ge定ding日ri鏡jing需xu要yao兩liang個ge編bian碼ma器qi，這zhe樣yang規gui模mo的de成cheng本ben壓ya力li下xia，接jie近jin於yu免mian維wei護hu的de信xin號hao可ke靠kao且qie低di成cheng本ben的de增zeng量liang編bian碼ma器qi是shi第di一yi選xuan擇ze。
塔式太陽能熱發電係統的經濟效益分析
目前各國政府對 CSP 發展的態度，以及對技術路線選擇的傾向性基本一致：即同時支持技術成熟穩定的槽式係統和效率更高的塔式係統。相對於槽式係統的“線聚光”，采用“點聚光”的塔式係統能夠具有更高的能量轉換效率，其技術也逐漸獲得認可，采用這項技術的多座商用電站（或大型實驗電站）已於近幾年建成。
塔式太陽能熱發電係統的總投資成本由各部分投資成本之和組成。包括定日鏡的成本、接收器的成本、接收塔的成本以及場地的成本、xurexitongchengbendeng。qizhongdingrijingyouyushuliangduo，zhandimianjida，qitouzichengbenzaizhenggetashirefadianxitongzongchengbenzhongzhanyoujiaodadebili，yincizheyibufentouzichengbenheweihuchengbendekongzhi，yeshizheyangyingyongtuiguangdehexinwenti。tashitaiyangnengrefadianxitongjiangshijinqizaishijiefanweineituijintaiyangnengrefadianxitongshangyehuayingyongdetupokouhezhongdian。qizhongjuguangzhuangzhizuoweitaiyangnengrefadianxitongtouzizuidadehexinshebeizhiyi，tigaoqikekaoxing、穩定性和跟蹤精度及降低成本是今後塔式太陽能熱發電技術重點，對實行太陽能熱發電商業化運行具有重大意義。
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