我国大型光热项目陆续投入运行,为什么能实现24小时连续发电?

能源问题一直是推动人类社会文明程度发展的重要衡量指标,长期以来,世界各国依靠着传统化石能源(煤炭、石油、天然气),推动了工业技术革命进程的迅猛发展,有力提升了经济社会发展水平和人民的生活质量。

然而,在不断加强的化石能源消耗热过程中,以二氧化碳为主的温室气体和以二氧化硫、氮氧化物等为主的污染气体的排放,引发了地球上越来越严重的环境污染和气候变暖问题,为了地球和人类文明的可持续发展,为了给子孙后代留下更加优美的生态环境,能源领域的革命势在必行。

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太阳能传统利用模式面临的瓶颈

在这种大背景下,新能源的研究、开发和利用逐步深入,风能、水能、太阳能、核能、地热能、生物质能等的发展,为提高全球能源供给水平、优化能源利用结构、保护生态环境发挥出了越来越重要的作用。

近年来,在世界能源结构和消费比率上都可以看出,新能源所占的比重越来越高,尤其是以太阳能为代表的新能源,无论是发电站的装机规模,还是每年的发电量,都呈现近乎指数级的增长。中国、美国、日本和印度,已成全球太阳能发电的主要国家,其中我国的光伏发电装机规模,已经达到第二位美国的3倍左右。

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众所周知,在利用太阳能发电的研发和实践过程中,长期以来一直有一个问题困扰着太阳能的利用效率和规模,那就是利用光能发电具有间歇性,即发电所利用的能量,必须来源于太阳能,而在太阳落山之后的夜晚阶段以及阴雨天、云层较厚等天气条件下,是无法进行发电的。

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特别是在夜晚时分,一方面太阳能发电站不能发电,另一方面夜晚的前半作又恰恰是用电的高峰,所以,这对矛盾长期以来不能调和,成为制约着太阳能利用的重大瓶颈问题。这就需要在太阳能利用的过程中,想方设法要设计出可以存贮太阳热量的系统,来确保在夜间太阳能发电站仍然可以正常运行发电。

我国在西北地区取得了重大突破

近期,细心的网友应该得知两条令人振奋的消息,我国在西北的多个地区,成功实现了大装机容量太阳能发电项目的运行发电,比如甘肃敦煌,以及新疆的哈密等地。

其中,甘肃敦煌发电项目,由首航节能公司自主设计和投资建设,规模为100兆瓦,占地7.8平方公里,发电主体由12000多面定日镜和260米高的吸热塔所组成,在夏季工况下,实现了昼夜连续发电突破180万度的理想目标。

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新疆哈密发电项目,由中国能建投公司自主设计和投资建设,规模为50兆瓦,发光主体也是由1万多面定日镜和200多米高的吸热塔所构成,能够实现24小时连续运行发电54万度的目标。

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通过以上介绍,大家可以看出,我国在这两个地方实施的太阳能发电项目,不同于以往的光伏发电,以往的光伏发电只是利用太阳能板,在接收太阳辐射的同时,即时转化为电力资源,既不能贮存富余的能量,也不能在没有太阳光的模式下进行发电。而这两个发电项目,利用的技术模式,则是以许多定日镜和吸热塔为主体的“熔盐塔式”光热发电技术。

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“熔盐塔式”光热发电的基本原理

“熔盐塔式”光热发电,又叫做聚光太阳能热发电,简称CSP,简单说就是一个集热式的太阳能发电系统。其接收太阳辐射的设备为“定日镜”,即一个较大的反射镜或者透镜,利用光学原理可以将接收到的、较大面积的阳光,汇聚到一个非常细小的集光区中,从而实现太阳光能的集中。

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处在集光区的发电机,受到汇聚太阳光线的作用温度迅速提升,从而可将光能转换为热能。然后,这些转换而来的热能,又通过由蒸汽轮带动的热机装置做功,从而再将热能转换为电能,实现发电的最终目的。

由于热能具有一定的“滞后”效应以及易存储特性,聚光太阳能热发电可以通过“熔盐”以及相应的管道和吸热装置进行热量的存储。在高温条件上,熔盐具有很好的导热和流动特征,而且密度和比热容较高,可以作为优良的导热和热量储存介质。熔盐塔式技术,正是利用熔盐的这些优点,将不稳定、不易存储的太阳能转化为了稳定持续、容易存储的热能。

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所以,在太阳落山后,发电机仍然可以利用存储的热能进行发电,这样就能满足凌晨之前夜晚部分的用电。而且,在用电非高峰期,该系统可以按照需求的大小灵活地进行调节(毕竟光能已经存储在了熔盐内,随用随取,绝不浪费),其灵活程度以及发电效率,可能比利用天然气发电还要高。

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在建设这些新型熔盐塔式发电项目过程中,我国的建设团队克服了冬季的严寒、夏季的高温、昼夜的巨大温差、强烈的风沙等诸多不利因素的影响,先后攻克了熔盐管道、熔盐罐、吸热器凝堵等诸多难题,成功实现了运行发电,标志着我国已经成为世界上少数掌握该种模式从设计,到设备制造再到调试运行的一整套核心技术。这些项目的实施,对于缓解我国能源紧张、推动能源结构调整、积极应对气候变化等,势必会发挥出重大的引领示范作用,进一步彰显中国力量!

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页面更新:2024-03-30

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