動力的源泉:能源科技 第四節(4)(1 / 1)

何謂太陽熱發電

現代科技迅猛發展,人們利用太陽能,創造了許多令人驚奇的新成果。其中,備受人們關注的便是太陽能發電。而目前利用太陽的輻射能來發電的方式之一是太陽熱發電,即先通過集熱器將太陽能轉換成熱能,再通過汽輪機和發電機轉換成電能的過程。其動力能源不是煤或燃油,而是太陽能,這正是它與火力發電的區別所在。太陽熱發電根據集熱溫度的不同,可分為高溫熱發電和低溫熱發電;按太陽能采集方式劃分,太陽能熱電站主要有塔式、槽式和盤式三類。其中最常見的是高溫塔式太陽熱發電。

(1)高溫太陽熱發電

高溫太陽熱發電,一般稱其為塔式太陽熱發電,是一種大型的太陽能發電係統。美國、日本和歐洲已建成了一些幾千甚至上萬千瓦級的太陽能試驗電站。塔式太陽熱發電將集熱器置於塔頂,其主要設備有反射鏡陣列、高塔、集熱器、蓄熱和發電機組等。反射鏡陣列由許多麵反射鏡(又稱定日鏡)按一定規律排列而成。這些反射鏡自動跟蹤太陽。反射光能夠精確地投射到集熱器的窗口裏。高塔可建在鏡陣中央或南側(南半球則為北側),集熱器按需要設計成單側受光或四周受光。當陽光投射到集熱器被吸收轉變成熱能後,使加熱盤管內流動著的介質(水或其他介質)產生蒸汽。一部分熱量用來帶動汽輪發電機組發電,另一部分熱量則被儲存在蓄熱器裏,以備沒有陽光時發電用。塔式太陽熱發電有三個方麵的關鍵技術:

①反射鏡及其自動跟蹤裝置。由於此種發電要求高溫、高壓,對於太陽光的聚焦必須有較大的聚光比,需要千百麵反射鏡,並且要有合理的布局,使其反射光都能集中到較小的集熱器窗口。反射鏡的反光率要在80%~90%以上,自動跟蹤太陽時要做到寸步不離,現在一般都采用計算機來進行控製。

②集熱器。又稱“太陽鍋爐”,要求體積小,並且換能效率高。現在的集熱器類型多種多樣,有空腔式、盤式、圓柱式等。一般認為,意大利研製的盤式太陽能鍋爐比較好,它可以產生600℃、15000多千帕的蒸汽,可供350千瓦發電機組使用。

③蓄熱器。由於太陽對地球輻射強度時刻在變化,為了保證發電相對穩定,必須采取蓄熱措施,這是塔式太陽熱發電所不可缺少的設備,但是目前還未找到最理想的儲熱材料。根據美國涅威爾公司對300種熔點在262℃~231℃的各類鹽的混合物的評定,選出了10種較好的儲熱材料。

1950年,前蘇聯設計了世界上第一座太陽能塔式發電站,並建造了一個小型試驗裝置。20世紀70年代,太陽能電池價格昂貴,效率較低;相對而言,太陽熱發電效率較高,技術比較成熟。因此,當時許多工業發達國家都將太陽熱發電作為重點項目,投資興建了一批試驗太陽熱發電站。如日本在1975年建成了第一座10千瓦的塔式太陽能熱電站。一年之後,法國也建成了一座功率為64千瓦的塔式太陽能熱電站。之後,這樣的太陽能熱電站越建越多,越建越大。僅在1981年,世界上就有三座功率為1000千瓦的太陽能塔式熱電站投入運行。接著,1982年又有兩座功率為1000千瓦的太陽能電站建成。據不完全統計,從1981~1991年,全世界建造的太陽能熱電站(500千瓦以上)約有20餘座,其中絕大部分是高溫塔式電站。