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????? 太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電技術(shù)進(jìn)展

????? 摘　要：太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電是一項(xiàng)可利用太陽(yáng)熱能進(jìn)行大規(guī)模發(fā)電的、
非常有前景的清潔能源技術(shù)，在費(fèi)用與性能上已經(jīng)顯示出了很大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)人類
環(huán)境的改善和電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，必將成為21世紀(jì)一種重
要能源產(chǎn)業(yè)。為此，介紹了太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生的背景、原理與特點(diǎn)，
世界各國(guó)太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景，以及主要相關(guān)技術(shù)，
同時(shí)提出了發(fā)展中國(guó)太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電技術(shù)研究的建議。

????? 關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能

????? 煙囪；集熱棚；空氣渦輪機(jī)；熱力發(fā)電

????? Technology progress in solar chimney for thermal power ge neration


????? LONG Xinfeng

????? （Key Lab of National Education Committee Heat Transfer Enhancement
and Energy Co nservation， School of Chemical Engineering ， South China
Univof Tech ，Guangzhou 510640）

????? Abstract： The solar chimney for thermal power generation （SCTPG）

????? has been identified as apromising green energy technology for large
scale electricity generation using only solar energy It reveals great
advantages in low cost and excellent performance， and is of strategic
importance for environment improvement and continued development of electric
power industryThese advantages are bound to make it a kind of global important
energy industry in this century  In the present paper ， the development
background， working principle and characteristics of SCTPG are introduced
along with its research status and application in the world. The primary
technology concerned is analyzed， and the suggestion of developing t
he solar chimney for thermal power generation in China is also put forward.
Key words ：solarchimney；heat collector； air turbine；thermal power
generation

????? 以燃煤為主的電力發(fā)展不僅面臨環(huán)境與生態(tài)保護(hù)的巨大壓力，更面臨著煤
炭、石油和天然氣的儲(chǔ)量畢竟有限的現(xiàn)實(shí)情況。按照現(xiàn)有技術(shù)，電力生產(chǎn)資源供
給系統(tǒng)是不可持續(xù)的。從浩瀚無(wú)垠的太陽(yáng)熱能中索取應(yīng)有盡有的電力生產(chǎn)資源，
對(duì)實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與自然的可持續(xù)發(fā)展有著重要作用，必將成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的
增長(zhǎng)點(diǎn)，并將逐步成為當(dāng)代新興能源產(chǎn)業(yè)，具有不容低估的生命力和廣闊市場(chǎng)。

????? 我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)急劇增加了對(duì)電力的需求，未來(lái)的30年中，每10年需
求總量將增加1200TWh ，30年后中國(guó)可能超過(guò)美國(guó)而成為世界第一電力消費(fèi)大國(guó)。
能源專家從社會(huì)可持續(xù)發(fā)展要求出發(fā)，估計(jì)我國(guó)可再生能源發(fā)電的總裝機(jī)容量2010
年應(yīng)達(dá)到4GW ，2020年約10GW，到2050年應(yīng)有100GW 的水平，占全部總裝機(jī)容量
的5%～7%，從而成為我國(guó)電力的重要組成部分。其中，風(fēng)力與太陽(yáng)能發(fā)電將占主
要份額，前期風(fēng)力發(fā)電會(huì)較快發(fā)展，而后期的增長(zhǎng)主要靠太陽(yáng)能熱力發(fā)電［1 ］。

????? 那時(shí)，太陽(yáng)能熱力發(fā)電無(wú)疑將成為重要的工業(yè)分支。利用太陽(yáng)熱能發(fā)電
是一門(mén)綜合性的高技術(shù)，涉及太陽(yáng)能利用、儲(chǔ)能、新型材料技術(shù)、高效汽輪機(jī)技
術(shù)和自動(dòng)控制系統(tǒng)等問(wèn)題，不少發(fā)達(dá)國(guó)家已投入大量人力物力。經(jīng)過(guò)近40年研究，
太陽(yáng)能熱力發(fā)電裝置的單機(jī)容量已從千瓦級(jí)發(fā)展到了兆瓦級(jí)，目前世界上已有數(shù)
十余座兆瓦級(jí)太陽(yáng)能熱電站投入運(yùn)行［2 ］。許多科學(xué)家紛紛預(yù)測(cè)，至21世紀(jì)初
中期，太陽(yáng)能熱電電價(jià)極有可能降到與化石能源電價(jià)相同之水平［3 ］。按集熱
器類型不同，太陽(yáng)能熱力發(fā)電系統(tǒng)（STPGS ， solar thermal power generation
system）

????? 可分為四類，即：槽式系統(tǒng)、塔式系統(tǒng)、煙囪式系統(tǒng)和碟式- 發(fā)動(dòng)機(jī)小型
系統(tǒng)。

????? 太陽(yáng)能煙囪式發(fā)電與其余三種方式相比，不需要高技術(shù)設(shè)備和人才，運(yùn)
行與維修簡(jiǎn)便，采用空氣渦輪機(jī)，適合于缺水地區(qū)，如沙漠；且建造該類電站的
主要材料是玻璃和水泥，可就地取材。如建在沙漠中，便可用沙漠里大量的沙、
石制造其建廠材料。該方式是解決廣大發(fā)展中國(guó)家由于缺乏電力致使經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期處
于停滯狀態(tài)問(wèn)題的好辦法。鑒于我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電技術(shù)的研究幾乎
處于空白，且報(bào)導(dǎo)極少，故擬對(duì)該技術(shù)的結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)、發(fā)展概況及已經(jīng)取
得的重要進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期引起相關(guān)部門(mén)的注意，使這一發(fā)電技術(shù)在我國(guó)逐步
形成科研、生產(chǎn)為一體的產(chǎn)業(yè)化。

????? 1 結(jié)構(gòu)與發(fā)電原理太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電是20世紀(jì)80年代首先由斯圖加特
大學(xué)的喬根。施萊奇教授及其合作者提出并進(jìn)行了長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)研究［4 ，5 ］，
其基本原理是利用太陽(yáng)能集熱棚加熱空氣以及煙囪產(chǎn)生上曳氣流效應(yīng)，驅(qū)動(dòng)空氣
渦輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電方式無(wú)需常規(guī)能源，其動(dòng)力的供給完全來(lái)自于
集熱棚下面因太陽(yáng)輻射所產(chǎn)生的熱空氣?；谶@一原理構(gòu)建的太陽(yáng)能煙囪式熱力
發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱棚、太陽(yáng)能煙囪和空氣渦輪發(fā)電機(jī)組組成，屬于現(xiàn)有三項(xiàng)
成熟技術(shù)的創(chuàng)新性組合應(yīng)用。圖1 顯示了該項(xiàng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)與原理。由面蓋和支架
組成的集熱棚以太陽(yáng)能煙囪中心，呈圓周狀分布，并與地面有一定間隙，以引入
周?chē)目諝?；太?yáng)能煙囪離地面有一定距離，周邊與集熱棚密封相連，其底部裝
有空氣渦輪機(jī)。工作過(guò)程與原理是太陽(yáng)光照射集熱棚，加熱棚下面的土地（或蓄
熱器）和棚內(nèi)空氣，空氣溫度升高，密度下降，在太陽(yáng)能煙囪的抽吸作用下形成
一股強(qiáng)大的上升氣流，驅(qū)動(dòng)安裝在煙囪底部中央的單臺(tái)空氣渦輪發(fā)電機(jī)或呈環(huán)形
排列的多臺(tái)小型空氣渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。同時(shí)，集熱棚周?chē)睦淇諝膺M(jìn)入棚內(nèi)，形
成持續(xù)不斷的空氣循環(huán)流動(dòng)?？諝庋h(huán)流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程為：太陽(yáng)熱
能（棚外）→空氣內(nèi)能（棚內(nèi)）→空氣動(dòng)能（棚內(nèi)+ 煙囪內(nèi)）→電能（渦輪發(fā)電
機(jī)）。

????? 太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，維護(hù)方便。主要特點(diǎn)如下
：a ）太陽(yáng)能集熱棚能同時(shí)利用太陽(yáng)直射輻射和散射輻射，而其余3 種太陽(yáng)能
熱力發(fā)電因采用聚焦型集熱器僅能利用太陽(yáng)直射輻射生產(chǎn)蒸汽來(lái)驅(qū)動(dòng)熱機(jī)發(fā)電，
這一點(diǎn)對(duì)多云天氣熱帶國(guó)家至關(guān)重要。b ）可在集熱棚下面安裝水管或直接利
用棚下面的土地作蓄熱器。水管只需一次加滿，無(wú)需補(bǔ)充水，蓄熱器白天吸熱，
夜晚將所儲(chǔ)存的熱量釋放出來(lái)對(duì)棚內(nèi)空氣加熱，使系統(tǒng)在夜間能夠持續(xù)發(fā)電，減
少了對(duì)天氣的依賴性，且不需要化石燃料。c ）與傳統(tǒng)熱力發(fā)電或其它3 種太
陽(yáng)能熱力發(fā)電相比，不需要冷卻水源，適宜于太陽(yáng)能資源豐富而又缺水的國(guó)家和
地區(qū)，如沙漠。d ）設(shè)備簡(jiǎn)單，建材易得，建設(shè)成本低，所需建材主要為水泥
及透明面蓋材料（如玻璃），可就地取材，空氣渦輪發(fā)電機(jī)為成熟商品，不存在
因使用高新技術(shù)造成投資風(fēng)險(xiǎn)和成本過(guò)高等問(wèn)題。在一些欠發(fā)達(dá)國(guó)家，僅依靠其
已有的工業(yè)基礎(chǔ)，在沒(méi)有外國(guó)專家?guī)椭拢涂蓸?gòu)建、維護(hù)，保證電站正常運(yùn)行。

????? e ）與其它3 種太陽(yáng)能熱力發(fā)電相比，因未采用太陽(yáng)能聚光器，太陽(yáng)能
至電能的轉(zhuǎn)換效率低，需要更大面積的土地。發(fā)電效率除與當(dāng)?shù)靥?yáng)能輻射強(qiáng)度
有關(guān)外，還隨集熱棚面積和煙囪高度的增加而提高。為獲得較高的效率和經(jīng)濟(jì)性，
須構(gòu)建大規(guī)模的電站，如200MW 電站。

????? f ）運(yùn)行過(guò)程中，使用太陽(yáng)輻射熱能為動(dòng)力源，空氣為驅(qū)動(dòng)載體，既沒(méi)有
CO2 ，NOx 等有害氣體排放，也沒(méi)有固體廢棄物的排出，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境不產(chǎn)生
負(fù)面影響。我國(guó)具有居世界第二的豐富太陽(yáng)能資源，年輻射量的平均值為59GJ/
（m2.a）。其中，寧夏北部和南部、甘肅北部和中部、新疆南部和東南部、青海
西部和東部、西藏西部和東南部、河北北部、山西北部、內(nèi)蒙古年日照時(shí)數(shù)大于
3000h ，年輻射總量高于6GJ/（m2.a）。這些西部地區(qū)人口稀少，荒漠面積大，
適合于建造太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電站。

????? 2 技術(shù)現(xiàn)狀受德國(guó)研究與技術(shù)部資助，1982年在西班牙馬德里南部150
km處的Manzanares附近的La Mancha 沙漠地區(qū)建立了第一座峰值發(fā)電功率為50kW
的太陽(yáng)能煙囪式實(shí)驗(yàn)性電站（見(jiàn)圖2 ）。電站主要由太陽(yáng)能煙囪、集熱棚和空氣
渦輪機(jī)3 大部分組成，該實(shí)驗(yàn)電站的煙囪高195m，直徑10m.與煙囪相連的集熱棚
直徑240m，其邊緣處與地面間隙約2m，中間處距地面8m. 基于試驗(yàn)?zāi)康?，該電?BR>安裝了144 個(gè)傳感器，以測(cè)試自然氣象條件下各部件對(duì)渦輪發(fā)電機(jī)輸出功率和電
站效率的影響。該電站自1982年建成投運(yùn)，至1989年停運(yùn)，共運(yùn)行了7a，結(jié)果表
明：發(fā)電成本可控制在0.1 馬克/kW ，可靠率超過(guò)95%.表1 給出該實(shí)驗(yàn)電站的結(jié)
構(gòu)參數(shù)。

????? 自從德國(guó)政府投資1400萬(wàn)馬克在西班牙建成了第一座太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)
電示范電站后，各國(guó)能源專家對(duì)這種簡(jiǎn)潔而全環(huán)保的發(fā)電方式表現(xiàn)出濃厚興趣。

????? 南非的A.J.Gannon等人［6 ，7 ］對(duì)太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)及其
發(fā)電涉及的流動(dòng)和傳熱問(wèn)題進(jìn)行了研究，認(rèn)為投資近4 億美元在南非北好望角建
造200MW 的太陽(yáng)能煙囪式電站是可行的，并有可能與化石燃料電站競(jìng)爭(zhēng)。美國(guó)的
Krisst 1983 年在康涅狄格州首府西哈特福德市建成了一座10W 家用太陽(yáng)能煙囪
式發(fā)電裝置，該裝置的煙囪高10m ，集熱棚直徑6 m.1997年佛羅里達(dá)大學(xué)N.Pasurmarchi
教授對(duì)所構(gòu)建的3 種太陽(yáng)能煙囪模型進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。土耳其科學(xué)家Kulunk
在土耳其伊茲密爾市建造了一個(gè)煙囪高2m，直徑7cm ，集熱棚面積9 m2，發(fā)電功
率僅為0.14 W的微型電站，煙囪底部采用的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子功率0.45 W，發(fā)電效率31%
，煙囪底部溫差和壓差分別是4℃和200Pa.我國(guó)的華中科技大學(xué)受武漢市青年科技
晨光計(jì)劃資助已經(jīng)開(kāi)始從事這方面的研究，目前正在籌備建造一座50 W太陽(yáng)能煙
囪式發(fā)電裝置，擬對(duì)集熱棚和煙囪內(nèi)的傳熱和流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬研究［8 ］。

????? 上海交通大學(xué)教育部太陽(yáng)能發(fā)電及制冷工程研究中心的代彥軍等人［9 ］
運(yùn)用一種簡(jiǎn)化分析方法對(duì)所構(gòu)建的概念太陽(yáng)能煙囪式電站的性能進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并
針對(duì)寧夏地區(qū)氣候特點(diǎn)，對(duì)其在銀川、平羅和賀蘭三個(gè)地區(qū)應(yīng)用的可行性做了分
析。太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電站不需要復(fù)雜的技術(shù)，但占用土地面積大，須達(dá)到
100MW 級(jí)規(guī)模才能產(chǎn)生較佳的經(jīng)濟(jì)效益。澳大利亞首開(kāi)先例，擬在新南威爾士州
建造一座目前世界上最大的太陽(yáng)能熱力發(fā)電站——煙囪式發(fā)電站，發(fā)電容量高達(dá)
200MW ，超過(guò)了擬建的由80臺(tái)風(fēng)輪機(jī)組成的裝機(jī)容量為130 MW的最大風(fēng)力發(fā)電廠。
此外，電站建在內(nèi)陸而非風(fēng)景秀麗的沿海，對(duì)景觀影響較小。為達(dá)到該額定裝機(jī)
容量，電站需用一個(gè)直徑7km 的太陽(yáng)能集熱棚，并建一座1000m 高的煙囪，占地
達(dá)38 km2，將成為澳大利亞乃至世界上最高和最大的建筑物。該項(xiàng)巨大的工程由
Enviro Mission公司負(fù)責(zé)，Enviro Mission公司已完成了可行性論證、系統(tǒng)優(yōu)化、
選址、設(shè)計(jì)、合作商務(wù)談判與資金籌措，整個(gè)工程將耗時(shí)34個(gè)月，計(jì)劃于2006年
3 月完工，相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2.

????? 3 主要相關(guān)技術(shù)3.1 集熱棚驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)所需的熱空氣是通過(guò)集熱棚的
溫室效應(yīng)產(chǎn)生的。集熱棚由半透明的棚頂和支撐結(jié)構(gòu)組成，半透明的棚頂材料通
常為玻璃、聚碳酸酯或塑料膜，支撐結(jié)構(gòu)采用混凝土或鋼支架。與煙囪基礎(chǔ)相連
接的棚頂與地面間距隨煙囪高度增加而增加，通常為2 ～8 m ，距地面越高，則
風(fēng)阻越小。在Manzanares的50kW實(shí)驗(yàn)電站中，專門(mén)研制出一種用經(jīng)濟(jì)型材料制成
的6 ｍ×6 ｍ見(jiàn)方的薄膜板，作為棚頂面板，頂部面板用細(xì)長(zhǎng)的鋼支架支撐，以
減小對(duì)棚頂下面流動(dòng)空氣的阻力。澳大利亞擬建的200MW 太陽(yáng)能電站的棚頂將由
4mm 厚、微凸的半透明反光材料構(gòu)成，由間隔6 m 的鋼制水平橫梁和橫向鋼板支
撐。橫梁上加裝了通往頂板的軌道。以便棚頂在積滿了灰塵時(shí)，吸塵器可沿軌道
運(yùn)動(dòng)清潔棚頂。3.2 蓄熱系統(tǒng)為彌補(bǔ)太陽(yáng)熱輻射不能穩(wěn)定、持續(xù)供應(yīng)的特點(diǎn)，
使之從輔助能源最終變?yōu)橐环N使用方便、可靠的清潔能源，儲(chǔ)能問(wèn)題的解決是關(guān)
鍵的一環(huán)。對(duì)于太陽(yáng)能熱力發(fā)電，儲(chǔ)能的作用是調(diào)節(jié)負(fù)荷，降低設(shè)備容量和投資
成本，進(jìn)一步提高太陽(yáng)能資源利用效率和設(shè)備利用率，提高太陽(yáng)熱電系統(tǒng)的可靠
性和經(jīng)濟(jì)性。太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)要求使之宜采用顯熱
蓄熱，棚頂下大面積的土壤層是其天然的顯熱蓄熱材料。為加強(qiáng)蓄熱能力，出于
經(jīng)濟(jì)方面的考慮，可在地層上敷設(shè)充水黑色管道，水的比熱容（4.2kJ/（kg.K））

????? 是土壤比熱容（0.75～0.8kJ/（kg.K））的5 ～6 倍，顯熱蓄熱能力遠(yuǎn)大
于土壤，且水管與水之間的傳熱也遠(yuǎn)高于表層土壤與深層土壤間的傳熱。這種簡(jiǎn)
單而有效的土壤加充水黑色管道的吸熱與放熱過(guò)程見(jiàn)圖3.白天太陽(yáng)輻射透過(guò)半透
明棚頂而被下面的土壤和水管吸收，溫度升高，太陽(yáng)輻射能被轉(zhuǎn)換為土壤和充水
黑色管的熱能（顯熱）而儲(chǔ)存；夜間，溫度下降，土壤和充水黑色管將其所儲(chǔ)存
的熱能傳遞給周?chē)目諝猓訜峥諝?，使渦輪機(jī)繼續(xù)發(fā)電。面積巨大的土壤和充
水黑色管網(wǎng)能確保發(fā)電站一天24h 期間的發(fā)電量維持相對(duì)穩(wěn)定。黑色管道中的注
水量可根據(jù)預(yù)期的發(fā)電量特性和天氣情況選擇，通常為5 ～20mm. 注水后，管道
密閉，水僅在管道內(nèi)流動(dòng)，不會(huì)因蒸發(fā)而耗損。3.3 煙囪煙囪的作用是形成壓
差，為電站提供熱動(dòng)力。壓差與棚內(nèi)外溫差和煙囪高度成正比，并與煙囪內(nèi)的磨
擦阻力有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)化煙囪內(nèi)表面積與容積的比值，以使磨擦阻力最小。在
壓差作用下，集熱棚內(nèi)被加熱的空氣沿?zé)焽枭仙?，形成人造熱風(fēng)，風(fēng)速約與棚內(nèi)
外溫差ΔT 和煙囪高度H 成正比。擬建的澳大利亞200MW 太陽(yáng)能煙囪式熱力電站
棚內(nèi)空氣的溫升達(dá)30℃以上，在1000m 高煙囪所形成的壓差作用下，形成的人造
熱風(fēng)速度達(dá)到30～70m/s ，可以推動(dòng)多臺(tái)兆瓦級(jí)渦輪機(jī)工作。

????? 

????? 人類有建造高塔的經(jīng)驗(yàn)，如加拿大多侖多600m高的電視塔，其成功經(jīng)驗(yàn)和
成熟的施工方法可資借鑒。因此就技術(shù)而言，建造1000m 或更高的煙囪沒(méi)有大的
問(wèn)題。通常情況下，應(yīng)首先考慮選用鋼筋混凝土，采用跳模、滑?；蚺滥＿M(jìn)行常
規(guī)建設(shè)。采用漸變截面結(jié)構(gòu)，如煙囪底部厚1m，到頂部逐漸減到25cm. 在煙囪內(nèi)
部不同高度處建造一系列類似于自行車(chē)輪輻、空氣流損耗小于2%的金屬水平支撐，
以增加強(qiáng)度，防止圓筒形變成橢圓型。同時(shí)用一種薄且柔韌性好的塑料或金屬材
料覆蓋煙囪表面，并用帶預(yù)應(yīng)力的鋼拉索網(wǎng)以保證煙囪的穩(wěn)定，防止地震。3.4
空氣渦輪機(jī)空氣渦輪機(jī)安裝于煙囪底部，由煙囪中的循環(huán)氣流驅(qū)動(dòng)。與風(fēng)力發(fā)電
所采用的速度級(jí)渦輪機(jī)不同，太陽(yáng)能煙囪式發(fā)電采用的是壓力級(jí)渦輪機(jī)，這一點(diǎn)
與水力發(fā)電中的水輪機(jī)相似——靜壓被轉(zhuǎn)換成渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)能。在渦輪機(jī)前后風(fēng)速
相等的情況下，壓力級(jí)渦輪機(jī)的出力是速度級(jí)的8 倍，出力與空氣的體積流量和
壓降成正比。運(yùn)行時(shí)，渦輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)氣流對(duì)渦輪葉片進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)渦輪機(jī)
葉片平面?zhèn)扰c氣流正交時(shí)，葉片無(wú)法旋轉(zhuǎn)；與氣流平行時(shí)，則無(wú)壓降，同樣發(fā)不
出電來(lái)。在這兩種極端情況之間，存在一個(gè)最佳葉片傾角。調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)將葉片調(diào)
整至該角度，以獲得最大出力，此時(shí)渦輪機(jī)壓降約為可得到的總壓差的三分之二。

????? 

????? 4 結(jié)論與建議太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電可利用太陽(yáng)能進(jìn)行大規(guī)模發(fā)電，所
需設(shè)備與技術(shù)相對(duì)較低，在太陽(yáng)能資源豐富、荒地多且廉價(jià)、少水又缺電的欠發(fā)
達(dá)工業(yè)國(guó)家和地區(qū)具有相當(dāng)?shù)奈芭c常規(guī)能源發(fā)電的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)外對(duì)太陽(yáng)能
煙囪式熱力發(fā)電技術(shù)的三大部件在材料、設(shè)計(jì)、工藝及理論方面進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)二十
多年的研究，而國(guó)內(nèi)在這方面的研究時(shí)間短，力度小。我國(guó)應(yīng)加大研究力度，使
之為西部大開(kāi)發(fā)提供巨大的電力資源，從而推動(dòng)我國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)西
部大開(kāi)發(fā)的進(jìn)程。

????? 基于中國(guó)國(guó)情，筆者建議應(yīng)確定太陽(yáng)能煙囪式熱力發(fā)電技術(shù)的近期、中期
及遠(yuǎn)期開(kāi)發(fā)內(nèi)容和目標(biāo)；明確研究期限和階段成果；著重確定與研究所涉及的關(guān)
鍵技術(shù)，確定研究難點(diǎn)，以研究開(kāi)發(fā)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)為基本骨架，進(jìn)行相關(guān)研究；
研制出符合工作性能和可靠性要求的樣件，并進(jìn)行千瓦級(jí)樣機(jī)可行性論證與試驗(yàn)，
獲得熱力發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的解決途徑與經(jīng)驗(yàn)，為今后大功率系統(tǒng)的研制創(chuàng)造條
件。近期應(yīng)集中力量，從以下三方面研究所涉及的關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)科學(xué)問(wèn)題：
a ）在基礎(chǔ)、技術(shù)、工程應(yīng)用三個(gè)層面上，結(jié)合能量利用系統(tǒng)創(chuàng)新集成優(yōu)化理論，
研究系統(tǒng)中太陽(yáng)熱能轉(zhuǎn)換—儲(chǔ)存—傳輸—再生電能過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)、熱經(jīng)濟(jì)學(xué)，
熱傳遞現(xiàn)象理論，以及儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用基礎(chǔ)問(wèn)題。b ）建立相應(yīng)能量流轉(zhuǎn)換
的理論和模型。包括建立設(shè)計(jì)、運(yùn)行、控制三個(gè)層次一體化模型，目標(biāo)函數(shù)，決
策變量和約束集。拓展現(xiàn)代分析研究方法及有效健壯的數(shù)值方法，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的計(jì)
算軟件和控制軟件。c ）實(shí)現(xiàn)能量流轉(zhuǎn)換、傳遞過(guò)程高效化和能量?jī)?chǔ)輸技術(shù)的
創(chuàng)新，并完成相關(guān)高效儲(chǔ)輸和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與優(yōu)化工作，力求達(dá)到
可工程應(yīng)用的實(shí)用水平，為促進(jìn)純太陽(yáng)能熱力發(fā)電高技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供科學(xué)
與技術(shù)支撐。

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