Question

【題目】閱讀圖文材料,完成下列要求。

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)借助大面積的槽式拋物面聚光鏡將太陽光聚焦反射到接收集熱器上,通過加熱集熱鋼管內(nèi)熱載體進(jìn)行熱量輸送,在熱交換系統(tǒng)中將水加熱成高壓、過熱蒸汽,然后驅(qū)動(dòng)常規(guī)蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。通常在發(fā)電系統(tǒng)中加入化石燃料發(fā)電機(jī)。槽式太陽能熱發(fā)電站的功率為10-1000兆瓦，是所有太陽能熱發(fā)電站中功率最大的。太陽能集熱器是各種利用太陽能裝置的關(guān)鍵部分。槽式太陽能集熱器比平板型太陽能集熱器具有更高的熱效率，在熱發(fā)電領(lǐng)域具有相當(dāng)成熟的技術(shù)應(yīng)用。圖a示意美國加利福尼亞州南部的莫罕夫沙漠地區(qū)的大型槽式太陽能熱發(fā)電站景觀和降水量分布,圖b為槽式太陽能集熱器與平板型太陽能集熱器結(jié)構(gòu)示意圖。

（1）推測(cè)槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中加入化石燃料發(fā)電機(jī)的原因。

（2）說明槽式太陽能集熱器比平板型太陽能集熱器具有更高熱效率的原因。

（3）簡(jiǎn)析加利福尼亞州莫罕夫沙漠地區(qū)發(fā)展槽式太陽能熱發(fā)電的有利條件。

（4）試分析沙漠地區(qū)槽式太陽能熱發(fā)電的缺點(diǎn)。

Answer 1

【答案】（1）太陽能發(fā)電受天氣、晝夜變化等因素影響，存在著發(fā)電的不穩(wěn)定性；太陽能不穩(wěn)定時(shí)期，化石燃料發(fā)電機(jī)補(bǔ)充發(fā)電，保證發(fā)電的連續(xù)性與穩(wěn)定性。

（2）槽式集熱器，集熱管四周均可受光，受光面更廣；凹槽結(jié)構(gòu)，聚光強(qiáng)度大，集熱效果更好；集熱管表面積小，集熱過程中向四周散熱較少，熱量損失少。

（3）沙漠地區(qū)，氣候干旱，晴天多，光照時(shí)間長(zhǎng)，光熱資源充足；沙漠地區(qū)，地廣人稀，土地資源充足、廉價(jià)；美國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，對(duì)能源的需求量大，市場(chǎng)廣闊；太陽能可再生、清潔，利于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。

（4）沙漠地區(qū)多大風(fēng)天氣，晝夜溫差大，影響發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；多風(fēng)沙天氣，聚光鏡面易積灰塵，影響聚光效果；集熱器裸露在空氣中，大風(fēng)及空氣對(duì)流等造成熱量損失且易造成設(shè)備損壞。

【解析】

太陽能發(fā)電受天氣影響較大，不穩(wěn)定，且沙漠中沙塵天氣多，對(duì)設(shè)備造成較大破壞。槽式太陽能集熱器比平板型太陽能集熱器具有更高的熱效率，在熱發(fā)電領(lǐng)域具有相當(dāng)成熟的技術(shù)應(yīng)用。

（1）通過比較光熱發(fā)電與燃料發(fā)電的差異進(jìn)行原因分析，由燃料發(fā)電的連續(xù)性反推光熱發(fā)電的不足，即光熱發(fā)電的連續(xù)性、穩(wěn)定性較差，由此進(jìn)行分析作答。槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)借助大面積的槽式拋物面聚光鏡將太陽光聚焦反射到接收集熱器上,太陽能發(fā)電受天氣、晝夜變化等因素影響，存在著發(fā)電的不穩(wěn)定性；通常在發(fā)電系統(tǒng)中加入化石燃料發(fā)電機(jī),太陽能不穩(wěn)定時(shí)期，化石燃料發(fā)電機(jī)補(bǔ)充發(fā)電，保證發(fā)電的連續(xù)性與穩(wěn)定性。

（2）根據(jù)結(jié)構(gòu)圖，對(duì)槽式太陽能集熱器和平板型大陽能集熱器進(jìn)行聚光差異分析，主要可從受光角度、聚光強(qiáng)度以及集熱效果等方面進(jìn)行分析作答。根據(jù)結(jié)構(gòu)圖，槽式集熱器集熱管四周均可受光，受光面比平板式更廣；據(jù)圖可知槽式集熱器具有凹槽結(jié)構(gòu)，聚光強(qiáng)度大，集熱效果比平板式更好；槽式集熱器集熱管表面積比平板式小，集熱過程中向四周散熱較少，熱量損失比平板式少。

（3）本題為資源開發(fā)條件的評(píng)價(jià)，主要從自然、人文的角度對(duì)資源狀況、市場(chǎng)需求等方面進(jìn)行分析作答，自然條件側(cè)重于太陽能資源的豐歉程度、槽式太陽能熱發(fā)電站對(duì)土地規(guī)模的需求等，人文條件傾向于市場(chǎng)需求等。美國加利福尼亞州南部的莫罕夫沙漠地區(qū)建設(shè)的大型槽式太陽能熱發(fā)電站位于沙漠地區(qū)，降水少，氣候干旱，晴天多，光照時(shí)間長(zhǎng)，光照強(qiáng)，光熱資源充足；沙漠地區(qū)，地廣人稀，土地資源充足、廉價(jià)，建設(shè)成本低；美國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，對(duì)清潔能源的需求量大，太陽能發(fā)電市場(chǎng)廣闊；太陽能可再生、清潔，利于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，改善環(huán)境質(zhì)量。

（4）應(yīng)結(jié)合沙漠地區(qū)的環(huán)境特征與槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，考慮沙漠環(huán)境中風(fēng)沙活動(dòng)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的可能危害以及發(fā)電系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)缺陷具體可從發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、聚光鏡的聚光效應(yīng)。沙漠地區(qū)晝夜溫差大，多大風(fēng)天氣，影響發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致發(fā)電不穩(wěn)定；多風(fēng)沙天氣，沙塵多導(dǎo)致聚光鏡面易積灰塵，影響聚光效果，需要清除灰塵；集熱器裸露在空氣中，沙塵、大風(fēng)及空氣對(duì)流等造成熱量損失且易造成設(shè)備損壞，影響發(fā)電穩(wěn)定性。