我國在太陽能低溫和高溫利用方面居于世界前列,在高溫利用方面雖起步較晚,但近十年來,在國家支持、政策引導(dǎo)、科技投入和有識之士及相關(guān)企業(yè)的努力下,太陽能光熱發(fā)電技術(shù)得以快速發(fā)展。
2021 年3 月15 日召開的中央財經(jīng)委員會第九次會議提出,要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系,控制化石能源總量,著力提高利用效能,實施可再生能源替代行動,深化電力體制改革,構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。這是中央層面首次明確了新能源在未來電力系統(tǒng)中的地位。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),意味著隨機波動性強的風(fēng)電和光伏將成為未來電力系統(tǒng)的主體,目前占主導(dǎo)地位的煤電將成為輔助性能源。據(jù)預(yù)測,在雙碳目標下,2060 年我國一次能源消費總量將達到46 億t 標煤,其中非化石能源占比將達到80% 以上,風(fēng)、光成為主要能源,且主要轉(zhuǎn)換成電能進行利用,2060 年電力占終端能源消費比例將達到79% ~92%。
不同的發(fā)電方式都具有其自身的特點,不同特性的發(fā)電方式都可以在不同場合發(fā)揮其優(yōu)勢,光熱發(fā)電具有將不可控的太陽輻射能輸入轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽氐碾娏敵?我國光熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)過十幾年的發(fā)展,以其可大容量儲熱、可連續(xù)發(fā)電、可靈活調(diào)節(jié)可再生能源等特點和優(yōu)勢有望成為主要的調(diào)節(jié)電源之一。
國家發(fā)展改革委員會2021 年6 月7 日頒布的《關(guān)于2021 年新能源上網(wǎng)電價政策有關(guān)事項的通知》中提出:鼓勵各地出臺針對性扶持政策,支持光伏發(fā)電、海上風(fēng)電、光熱發(fā)電等新能源產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展�！�2030 年前碳達峰行動方案》明確提出:積極發(fā)展太陽能光熱發(fā)電,推動建立光熱發(fā)電與光伏發(fā)電、風(fēng)電互補調(diào)節(jié)的風(fēng)光熱綜合可再生能源發(fā)電基地。光熱發(fā)電可以儲熱連續(xù)發(fā)電,可以作為調(diào)峰電源,是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電不具備的特點,因此在高比例可再生能源并網(wǎng)下,太陽能光熱發(fā)電可實現(xiàn)與風(fēng)電光伏及其他能源互補結(jié)合的平滑效益,可以起到利用可再生能源、消納可再生能源作用。由此可見,太陽能光熱發(fā)電技術(shù)是未來新能源體系中不可或缺的一個必需項目。
全書共分七章。第一章介紹了太陽能光熱發(fā)電基礎(chǔ)知識,包括太陽輻射、聚光原理、光熱電站選址、光熱發(fā)電發(fā)展歷史和現(xiàn)狀等;第二章至第五章介紹了光熱發(fā)電的四種形式:槽式、塔式、碟式和線性菲涅爾式的特點與組成、關(guān)鍵設(shè)備、鏡場設(shè)計、儲熱設(shè)計等專業(yè)知識;第六章介紹了光熱電站中的換熱器特點與相關(guān)設(shè)計計算;第七章介紹了儲能技術(shù),特別介紹了光熱發(fā)電中的儲熱技術(shù)。
本書的主要特點如下:
(1)專業(yè)知識內(nèi)容均來自編者多年的教學(xué)與學(xué)習(xí)積累,編寫團隊將多次參與的光熱行業(yè)培訓(xùn)內(nèi)容、在教學(xué)過程中的經(jīng)驗與學(xué)情分析、光熱相關(guān)平臺的全新工藝與動態(tài)三者進行了有機融合。
(2)以具有思政特色的光熱行業(yè)動態(tài)作為導(dǎo)讀引出學(xué)習(xí)內(nèi)容,在學(xué)習(xí)知識的同時也進行了思政教育學(xué)習(xí)。
(3)對光熱發(fā)電主要知識體系的結(jié)構(gòu)框架進行了重構(gòu),對知識體系的難易程度進行了篩選,以二維碼的形式穿插了豐富的教學(xué)資源,適合課程教學(xué)的特點,更有利于學(xué)生快速學(xué)習(xí)與掌握。
(4)每一章最后都有思考題作為鞏固加深,附表前的練習(xí)題可以檢驗學(xué)習(xí)效果,方便抓住學(xué)習(xí)重點。隨著光熱發(fā)電發(fā)展的深入及后續(xù)教學(xué)素材的積累,本書還會不斷地進行修改完善,力求將不斷更新的專業(yè)知識體系呈現(xiàn)出來,力爭做到讓更多的人越來越了解光熱行業(yè),期待我國光熱發(fā)電行業(yè)能得到更好更快的發(fā)展。
本書由陳思超任主編,劉陽平、唐芳任副主編。本書編者要特別感謝中國光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,為宣傳我國太陽能光熱發(fā)電技術(shù)收集推送全新資料,聯(lián)絡(luò)各相關(guān)單位組織線上或線下的光熱學(xué)術(shù)專題交流等,為我國光熱事業(yè)做了很大貢獻,我們深感欽佩;本書也參考借鑒了很多來自光熱聯(lián)盟的數(shù)據(jù);還要衷心感謝湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃建華教授給予的工作指導(dǎo);感恩我們光熱教學(xué)團隊的相互幫助。
本書在編寫過程中,得到了編者所在學(xué)校湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院的大力支持和經(jīng)費資助,系湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院2022 年校級教材資助項目研究成果( 項目編號:2022JC003)。
本書在編寫過程中,盡管編者盡心盡力,但由于水平所限,參加太陽能光熱發(fā)電站的實際建設(shè)經(jīng)驗遠遠不足,書中不妥之處在所難免,懇請廣大讀者批評指正。
編 者
2022 年6 月
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