Question

阅读图文材料,完成下列要求。

槽式太阳能热发电系统借助大面积的槽式抛物面聚光镜将太阳光聚焦反射到接收集热器上,通过加热集热钢管内热载体进行热量输送,在热交换系统中将水加热成高压、过热蒸汽,然后驱动常规蒸汽涡轮发电机组进行发电。通常在发电系统中加入化石燃料发电机。槽式太阳能热发电站的功率为10-1000兆瓦，是所有太阳能热发电站中功率最大的。太阳能集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。槽式太阳能集热器比平板型太阳能集热器具有更高的热效率，在热发电领域具有相当成熟的技术应用。图a示意美国加利福尼亚州南部的莫罕夫沙漠地区的大型槽式太阳能热发电站景观和降水量分布,图b为槽式太阳能集热器与平板型太阳能集热器结构示意图。

 

（1）推测槽式太阳能热发电系统中加入化石燃料发电机的原因。

（2）说明槽式太阳能集热器比平板型太阳能集热器具有更高热效率的原因。

（3）简析加利福尼亚州莫罕夫沙漠地区发展槽式太阳能热发电的有利条件。

（4）试分析沙漠地区槽式太阳能热发电的缺点。

Answer

（1）太阳能发电受天气、昼夜变化等因素影响，存在着发电的不稳定性；太阳能不稳定时期，化石燃料发电机补充发电，保证发电的连续性与稳定性。

（2）槽式集热器，集热管四周均可受光，受光面更广；凹槽结构，聚光强度大，集热效果更好；集热管表面积小，集热过程中向四周散热较少，热量损失少。

（3）沙漠地区，气候干旱，晴天多，光照时间长，光热资源充足；沙漠地区，地广人稀，土地资源充足、廉价；美国经济发达，对能源的需求量大，市场广阔；太阳能可再生、清洁，利于优化能源结构。

（4）沙漠地区多大风天气，昼夜温差大，影响发电系统结构的稳定性；多风沙天气，聚光镜面易积灰尘，影响聚光效果；集热器裸露在空气中，大风及空气对流等造成热量损失且易造成设备损坏。

【解析】

太阳能发电受天气影响较大，不稳定，且沙漠中沙尘天气多，对设备造成较大破坏。槽式太阳能集热器比平板型太阳能集热器具有更高的热效率，在热发电领域具有相当成熟的技术应用。

（1）通过比较光热发电与燃料发电的差异进行原因分析，由燃料发电的连续性反推光热发电的不足，即光热发电的连续性、稳定性较差，由此进行分析作答。槽式太阳能热发电系统借助大面积的槽式抛物面聚光镜将太阳光聚焦反射到接收集热器上,太阳能发电受天气、昼夜变化等因素影响，存在着发电的不稳定性；通常在发电系统中加入化石燃料发电机,太阳能不稳定时期，化石燃料发电机补充发电，保证发电的连续性与稳定性。

（2）根据结构图，对槽式太阳能集热器和平板型大阳能集热器进行聚光差异分析，主要可从受光角度、聚光强度以及集热效果等方面进行分析作答。根据结构图，槽式集热器集热管四周均可受光，受光面比平板式更广；据图可知槽式集热器具有凹槽结构，聚光强度大，集热效果比平板式更好；槽式集热器集热管表面积比平板式小，集热过程中向四周散热较少，热量损失比平板式少。

（3）本题为资源开发条件的评价，主要从自然、人文的角度对资源状况、市场需求等方面进行分析作答，自然条件侧重于太阳能资源的丰歉程度、槽式太阳能热发电站对土地规模的需求等，人文条件倾向于市场需求等。美国加利福尼亚州南部的莫罕夫沙漠地区建设的大型槽式太阳能热发电站位于沙漠地区，降水少，气候干旱，晴天多，光照时间长，光照强，光热资源充足；沙漠地区，地广人稀，土地资源充足、廉价，建设成本低；美国经济发达，对清洁能源的需求量大，太阳能发电市场广阔；太阳能可再生、清洁，利于优化能源结构，改善环境质量。

（4）应结合沙漠地区的环境特征与槽式太阳能热发电系统的结构特点，考虑沙漠环境中风沙活动对发电系统产生的可能危害以及发电系统自身的结构缺陷具体可从发电系统结构的稳定性、聚光镜的聚光效应。沙漠地区昼夜温差大，多大风天气，影响发电系统结构的稳定性，导致发电不稳定；多风沙天气，沙尘多导致聚光镜面易积灰尘，影响聚光效果，需要清除灰尘；集热器裸露在空气中，沙尘、大风及空气对流等造成热量损失且易造成设备损坏，影响发电稳定性。