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槽式太阳能热发电系统工作原理
作者:曹连芃时间:2011 年 3 月
聚光太阳能集热器由聚光器与接收器组成,成像聚光太阳能集热器通过聚
光器将太阳辐射聚焦在接收器上形成焦点(或焦线),以获得高强度太阳能。聚
光集热器是一套光学系统,聚光器一般由反射镜或透镜构成,主要有抛物面反射
镜、菲涅耳透镜、菲涅耳反射镜三种。
槽式聚光集热器
由抛物线沿轴线旋转形成的面称为旋转抛物面,由抛物线向纵向延伸形成
的面称为抛物柱面(槽式抛物面),在工业应用中称槽式聚光镜。在凹面覆上反
光层就构成抛物面聚光器。根据光学原理,与抛物镜面轴线平行的光将会聚到焦
点上,焦点在镜面的轴线上,见下图(a)。把接收器安装在反射镜的焦点上,当
太阳光与镜面轴线平行时,反射的光辐射全部会聚到接收器,见下图(b)。

槽式聚光镜反射的光线是会聚到一条线(带)上,故集热器的接收器是长
条形的,一般由管状的接收器安装在柱状抛物面的焦线上组成。槽式聚光集热器
的聚光比范围约 20 至 80,最高聚热温度约 300 度至 400 度。
槽式太阳能聚光集热器的结构主要由槽型抛物面反射镜、集热管、跟踪机
构组成。反射镜一般由玻璃制造,背面镀银并涂保护层,也可用反光铝板制造反
射镜,反射镜安装在反光镜托架上。槽型抛物面反射镜将入射太阳光聚焦到焦点
的一条线上,在该条线上装有接收器的集热管,见图 1。
集热管内有吸热管,用来吸收太阳光加热内部的传热液体,一般用不锈钢
制作,外有黑色吸热涂层。为了减小热量散发,集热管外层装有玻璃套管,在玻
璃套管与吸热管间有空隙并抽真空。集热管通过接收器支架与反射镜固定在一起
构成槽式集热器,反光镜托架上有与集热管平行的轴,集热器通该轴安装在集热
器支架上,可绕轴旋转。
槽式集热器的跟踪方式一般采用东西轴向布置,只需定期调整仰角,机构
简单方便但效率较低;也可南北轴向布置,单轴跟踪阳光,需自动跟踪控制系统,
效率较高;如果集热器转轴与地球转轴平行效率更高,如果同时保证集热管与阳
光垂直则效率最高,但结构复杂,集热管的管间连接也复杂。有关槽式太阳能集
热器的布置与跟踪可参考“鹏芃科艺”网站聚光太阳能热利用栏目太阳的视运动
与跟踪课件页面。
太阳能热发电需配一套蒸汽发电设备,适合较大的发电场,功率一般都在
MW 级以上,接受阳光的面积也很大,多达数万平米,于是槽式太阳能热发电场
由许多槽式集热器串并组成。图 2 是网上的一张槽式太阳能热发电场照片。
热传输与交换系统
根据不同的导热液,槽式集热器把导热液加热到至 400 度左右,由于槽式
太阳能热发电系统的热传输管道特别长,为减小