碟式太阳能热发电技术的产业化障碍

　　碟式太阳能热发电系统是利用旋转抛物面的碟式反射镜将太阳聚焦到一个焦点。和槽式一样，碟式系统的太阳能接收器也不固定，随着碟形反射镜跟踪太阳的运动而运动，克服了塔式系统较大余弦效应的损失问题，光热转换效率大大提高。和槽式不同的是，碟式接收器将太阳聚焦于旋转抛物面的焦点上，而槽式接收器则将太阳聚焦于圆柱抛物面的焦线上。图3是碟式系统的代表性案例——美国SES公司的碟式-斯特林热机太阳能发电系统。

　　碟式热发电系统的优点是：(1)光热转换效率高达85%左右，在三类系统中位居首位；(2)使用灵活，既可以作分布式系统单独供电，也可以并网发电。碟式系统的缺点是：(1)造价昂贵，在三种系统中也是位居首位，目前碟式热发电系统的初投资成本高达4.7～6.4万元/kW；(2)尽管碟式系统的聚光比非常高，可以达到2000℃的高温，但是对于目前的热发电技术而言，如此高的温度并不需要甚至是具有破坏性的。所以，碟式系统的接收器一般并不放在焦点上，而是根据性能指标要求适当地放在较低的温度区内，这样高聚光度的优点实际上并不能得到充分的发挥；(3)热储存困难，热熔盐储热技术危险性大而且造价高。

　　由于与光伏发电系统相比，碟式热发电系统具有气动阻力低、发射质量小等优点，因此近年来研发主要集中于具有更小单位功率质量比的空间电源应用领域，今后的研究方向主要是提高系统的稳定性和降低系统发电成本两个方面。

　　更为经济高效且具自主知识产权的新型分立式太阳能热发电技术

　　前述可见，建立在传统聚光和跟踪理论基础之上的塔式、槽式、碟式系统均存在着难以克服的困难，因而导致单位装机投资大、热发电成本高、推广应用有困难。那么我国在发展太阳能热发电技术领域有没有突破口呢？笔者最近发现一个新的太阳聚光和跟踪理论的突破，为我国发展更为经济高效且具有自主知识产权的新型太阳能热发电技术提供了思路。

　　一、新的太阳聚光和跟踪理论有什么优点?

　　由于太阳能辐射到地球表面的能量密度比较低，因此，无论是对于太阳能光伏发电还是太阳能热发电，能否经济高效利用太阳能的关键在于太阳聚光和跟踪水平的优劣。上世纪80年代自适应光学在近代精密光学中取得很大成功，但由于控制系统极其复杂且价格高昂，在太阳能上应用一直是个难题。当时在英国剑桥大学和美国加州理工学院任高级研究员的陈应天博士提出了一种利用行与列的运动来代替点的二维运动的新的数学控制模式，这样由子镜组成的光学矩阵镜面的控制可以由几何级数大大减少为代数级数。陈应天用8年时间完成了这个新的行列控制理论的完整数学模型，并发展出了将其一般理论应用于太阳能的理论与公式。为了将其优点在太阳能聚光应用上充分发挥出来，他打破了传统的采用方位角-仰角的太阳跟踪方法，在世界上第一个提出了采用自旋-仰角的跟踪公式。这个新的太阳聚光跟踪理论，被国际著名太阳能专家——以色列特拉维夫大学的Kribus教授评论为“在一个多年几乎没有进展的定日镜领域中的第一个突破”。世界最权威的太阳能刊物《Solar Energy Engineering》围绕这一新的聚光跟踪理论从2001年起连续发表了他的八篇论文，在国际学界引起巨大反响。经国际太阳能权威机构进行严格地分析比较后证明，根据新的聚光跟踪理论推导出的新的聚光曲面和跟踪方法(国际上现称为“陈的曲面”和“陈的跟踪方法”)，比传统的聚光跟踪方法更能有效的接受太阳能。建立在理论突破基础上的新型定日镜技术具有以下三大优点：

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