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向日“葵花”,盗取“天火”来发电

2019-06-20

农村青少年科学探究 2019年3期
关键词:塔式储热熔盐

炽热的太阳为我们带来了光明和温暖,现在科学家已经能够利用太阳能进行发电了。除了光伏发电之外,光热发电也已逐步走向成熟。位于敦煌光电产业园的10兆瓦熔盐塔式光热发电站,是亚洲第一座可连续发电的光热电站。

壮美的向日“葵花”

虽然光热发电与光伏发电只有一字之差,但是在工作原理上却大相径庭。光热发电的第一步是先把太阳的“天火”盗过来,然后才能利用其进行发电操作。

在高达138.3米的吸热塔的周围,那宛如葵花盘的定日镜群就是盗取太阳“天火”的“神器”。由5万多片镜子组成的1525面定日镜,能够实现太阳光的反射聚焦。反射镜的反光率应在80%~90%以上,自动跟踪太阳保持同步。

这些定日镜把盗取的“天火”直接反射并聚焦到塔式建筑的接收器上,并在瞬间使得内部的液态介质升至上千摄氏度的高温。那么,接收器里的液态介质是什么呢?

熔盐蓄热的秘密

接收器里的蓄热介质为熔盐,这是一类无机盐的熔融体,如碱金属、碱土金属的卤化物、硝酸盐、硫酸盐等的熔融体。广义的熔盐还包括氧化物熔体和熔融有机物。

熔盐是由阳离子和阴离子组成的离子熔体,具有许多独特的性质。如熔盐一般具有储热密度大、粘度低、成本低、寿命长和效率高等方面的性能优势,因此是世界上公认的传热储热介质。

敦煌10兆瓦熔盐塔式光热发电站使用了5800吨熔盐,作为吸热、储热和换热的介质。高温熔盐通过换热装置可提供大量的蒸汽,从而推动汽轮发电机进行发电。这样一来,高温熔盐就变成了低温熔盐,并被泵入吸热塔顶部进行热量接收。

光热发电有何优势

与光伏发电相比,光热发电更为稳定和清洁,效率也更高。同时,光热发电具有如下两个方面的优势:一是光热发电是通过加热蒸汽推动发电机组进行发电的,因此所产生的电流为通用电网所需要的交流电,不必转换就能并网;二是光热发电大量使用特殊油料和熔盐作为蓄热介质,如果与储热设备配合使用,则能够在日落后继续进行发电,从而有利于提高电网供电的安全性。

此外,光热发电还具有规模大的优势。比如,光热发电的单个发电机组装机容量要比光伏发电机组装机容量大许多。这就为太阳光热发电提供了广阔的发展空间。

一般来说,太阳能光热发电形式有槽式、塔式、碟式(盘式)三种系统。其中,槽式光热发电系统最为成熟,塔式光热发电系统则更为集中。

太阳能光热发电是太阳能利用的一个重要途径。随着科学技术的进步,太阳能光热发电将步入快速发展期。

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