资源介绍
因气候变化、环境影响和自然资源有限，亟需环保且可持续的能源技术，本书聚焦太阳能燃气轮机这一解决方案。
太阳能燃气轮机基础
定义：太阳能燃气轮机（SGT）是利用聚光太阳能辐射加热工质后驱动涡轮膨胀的装置，需聚光技术实现高温（>673K）以匹配燃气轮机运行需求。
与传统燃气轮机的关联：传统燃气轮机基于布雷顿循环，由压缩机、加热器和涡轮组成，以空气为工质；SGT 则用聚光太阳能替代部分或全部化石燃料加热工质。
聚光太阳能技术（CSP）：
主要类型：包括抛物槽式（PTC）、线性菲涅尔反射镜（LFR）、太阳能塔（ST）和抛物面碟式（PDC）。
性能差异：PTC 和 LFR 温度较低，ST 和 PDC 可达到更高温度；目前多数运行的 CSP 电站基于 PTC 驱动的朗肯循环，但布雷顿循环效率更高，是第三代 CSP 技术的发展方向。
选址要求：年直接法向辐照度（DNI）至少 2000 kWh/m²，全球太阳带地区多满足此条件。
关键组件与系统设计
太阳能场：
聚光器：如反射镜，需高反射率和抗污涂层，减少灰尘积累影响。
接收器：按传热介质分为气体、液体和固体颗粒接收器，气体接收器可直接加热工质至 1773K，适合 SGT；按几何形状分为管状、容积式和微通道接收器，管状和容积式发展较成熟。
增强系统性能的策略：
混合系统：太阳能与燃料结合，分串联（太阳能预热工质后进入燃烧室）和并联（压缩空气分两路分别由太阳能和燃烧室加热后混合），串联更优。
储热技术：包括显热储热（如熔盐）、潜热储热（相变材料）和热化学储热，解决太阳能间歇性问题。
其他核心组件：
压缩机：分为容积式和动力式，影响系统效率，需最小化压缩功。
燃烧室：传统燃气轮机燃烧室需改造以适配太阳能，需平衡燃烧效率与污染物排放（如 NOx）。
涡轮：分径向和轴向，需应对高温，采用冷却技术和耐高温材料。
控制系统：维持功率输出和安全，应对太阳能波动，实现太阳能与燃料的平滑切换。
热力学循环与分析
基础循环：
卡诺循环：理想循环，效率为 1-T₂/T₁，作为基准。
朗肯循环：传统蒸汽循环，目前 CSP 电站常用，但效率低于布雷顿循环。
布雷顿循环：SGT 的核心循环，分闭合、开放和半闭合循环，开放循环因燃烧气体提升效率应用最广，超临界 CO₂闭合循环效率正提升。
联合循环：布雷顿循环与朗肯循环结合，效率可超 50%，提高能源利用率。
火用分析：评估系统能量品质，太阳能接收器因太阳能到热能转化效率低，是主要火用损部件。
系统配置与性能影响因素
配置类型：
纯太阳能系统：单轴 / 双轴、再压缩与中间冷却、自由涡轮与再加热等配置。
混合系统：结合 recompression、中间冷却、高低压涡轮等设计。
回热式系统：利用涡轮排气预热压缩工质，提高效率。
性能影响因素：太阳能辐射强度、环境温度与压力、湿度、燃料特性、进出口压力损失、压缩机抽气、系统退化等。
模拟、测试与经济性
模拟：利用 MATLAB/Simulink、ANSYS 等工具，模拟组件性能、边界条件（如太阳能辐射）和系统效率。
测试：评估聚光系统和 SGT 性能，涉及辐射、温度、流量等参数，遵循相关标准。
经济性：平准化度电成本（LCOE）下降，需考虑投资、运营和维护成本。
环境性能
优势：相比化石燃料系统，温室气体排放低，环境更可持续。
影响因素：包括空气污染（GHG、颗粒物）、水和土地退化，需通过生命周期评估优化。
后续方向
提高系统效率、增强功率调度能力、发展先进材料和储热技术等。
本书适合研究人员、高年级学生、技术顾问及行业和政策决策者，内容从基础到技术细节，兼具指导性和专业性。