我国在太阳能低温和高温利用方面居于世界前列,在高温利用方面虽起步较晚,但近十年来,在国家支持、政策引导、科技投入和有识之士及相关企业的努力下,太阳能光热发电技术得以快速发展。
2021 年3 月15 日召开的中央财经委员会第九次会议提出,要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。这是中央层面首次明确了新能源在未来电力系统中的地位。构建以新能源为主体的新型电力系统,意味着随机波动性强的风电和光伏将成为未来电力系统的主体,目前占主导地位的煤电将成为辅助性能源。据预测,在双碳目标下,2060 年我国一次能源消费总量将达到46 亿t 标煤,其中非化石能源占比将达到80% 以上,风、光成为主要能源,且主要转换成电能进行利用,2060 年电力占终端能源消费比例将达到79% ~92%。
不同的发电方式都具有其自身的特点,不同特性的发电方式都可以在不同场合发挥其优势,光热发电具有将不可控的太阳辐射能输入转变为可控的电力输出,我国光热发电技术经过十几年的发展,以其可大容量储热、可连续发电、可灵活调节可再生能源等特点和优势有望成为主要的调节电源之一。
国家发展改革委员会2021 年6 月7 日颁布的《关于2021 年新能源上网电价政策有关事项的通知》中提出:鼓励各地出台针对性扶持政策,支持光伏发电、海上风电、光热发电等新能源产业持续健康发展。《2030 年前碳达峰行动方案》明确提出:积极发展太阳能光热发电,推动建立光热发电与光伏发电、风电互补调节的风光热综合可再生能源发电基地。光热发电可以储热连续发电,可以作为调峰电源,是风力发电和光伏发电不具备的特点,因此在高比例可再生能源并网下,太阳能光热发电可实现与风电光伏及其他能源互补结合的平滑效益,可以起到利用可再生能源、消纳可再生能源作用。由此可见,太阳能光热发电技术是未来新能源体系中不可或缺的一个必需项目。
全书共分七章。第一章介绍了太阳能光热发电基础知识,包括太阳辐射、聚光原理、光热电站选址、光热发电发展历史和现状等;第二章至第五章介绍了光热发电的四种形式:槽式、塔式、碟式和线性菲涅尔式的特点与组成、关键设备、镜场设计、储热设计等专业知识;第六章介绍了光热电站中的换热器特点与相关设计计算;第七章介绍了储能技术,特别介绍了光热发电中的储热技术。
本书的主要特点如下:
(1)专业知识内容均来自编者多年的教学与学习积累,编写团队将多次参与的光热行业培训内容、在教学过程中的经验与学情分析、光热相关平台的全新工艺与动态三者进行了有机融合。
(2)以具有思政特色的光热行业动态作为导读引出学习内容,在学习知识的同时也进行了思政教育学习。
(3)对光热发电主要知识体系的结构框架进行了重构,对知识体系的难易程度进行了筛选,以二维码的形式穿插了丰富的教学资源,适合课程教学的特点,更有利于学生快速学习与掌握。
(4)每一章最后都有思考题作为巩固加深,附表前的练习题可以检验学习效果,方便抓住学习重点。随着光热发电发展的深入及后续教学素材的积累,本书还会不断地进行修改完善,力求将不断更新的专业知识体系呈现出来,力争做到让更多的人越来越了解光热行业,期待我国光热发电行业能得到更好更快的发展。
本书由陈思超任主编,刘阳平、唐芳任副主编。本书编者要特别感谢中国光热产业技术创新战略联盟,为宣传我国太阳能光热发电技术收集推送全新资料,联络各相关单位组织线上或线下的光热学术专题交流等,为我国光热事业做了很大贡献,我们深感钦佩;本书也参考借鉴了很多来自光热联盟的数据;还要衷心感谢湖南理工职业技术学院黄建华教授给予的工作指导;感恩我们光热教学团队的相互帮助。
本书在编写过程中,得到了编者所在学校湖南理工职业技术学院的大力支持和经费资助,系湖南理工职业技术学院2022 年校级教材资助项目研究成果( 项目编号:2022JC003)。
本书在编写过程中,尽管编者尽心尽力,但由于水平所限,参加太阳能光热发电站的实际建设经验远远不足,书中不妥之处在所难免,恳请广大读者批评指正。
编 者
2022 年6 月
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