在中學(xué)物理課上
我們都做過凸透鏡聚光取火的實驗：
在陽光充足的地方
通過凸透鏡
將太陽光線折射聚于焦點處
焦點匯聚能量、溫度升高
可以使紙片、干枯葉片等燃燒起來
小化今天要為大家介紹的光熱發(fā)電
雖然其技術(shù)、規(guī)模和復(fù)雜性早已成倍增加
但其基本原理也正源于此
正式“開講”之前
先帶您看看小化家參建的光熱發(fā)電項目
那些充滿未來科幻感的“大片”吧——
由中國中化旗下藍星北化機參建的中控德令哈50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電項目
藍星北化機參建的玉門鑫能50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電項目
藍星北化機研發(fā)并建設(shè)的50兆瓦光熱電站配套熔鹽儲能系統(tǒng)
藍星北化機負(fù)責(zé)迪拜950兆瓦光熱、光伏發(fā)電項目一期100兆瓦熔鹽塔式項目儲能系統(tǒng)建設(shè)
什么是光熱發(fā)電？
光熱發(fā)電，也叫聚焦型太陽能熱發(fā)電，即通過大量反射鏡以聚焦方式將太陽能直射光聚集起來，加熱工質(zhì)并產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，以此驅(qū)動汽輪機發(fā)電。它是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎?，通過傳統(tǒng)的熱力循環(huán)做功發(fā)電，從而將熱能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。
簡單來說，光熱發(fā)電就是利用太陽光的熱量來發(fā)電。
因此，在我國日照充沛的青藏高原及新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等地區(qū)，均具備建設(shè)萬千萬瓦級光熱發(fā)電項目的資源條件。在我國《2030年前碳達峰行動方案的通知》中也明確指出，積極發(fā)展太陽能光熱發(fā)電，推動建立光熱發(fā)電與光伏發(fā)電、風(fēng)電互補調(diào)節(jié)的風(fēng)光熱綜合可再生能源發(fā)電基地。截至2020年底，我國已有10座并網(wǎng)發(fā)電的1萬千瓦規(guī)模以上光熱電站，總裝機538兆瓦，總裝機容量位居全球第四。
光熱發(fā)電與傳統(tǒng)光伏發(fā)電有什么區(qū)別?
光熱發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽光的熱量進行發(fā)電。在發(fā)電的同時，可以將多余的熱能儲存在儲能容器中，在晚間或陰雨天時釋放，能保證24小時連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電。光伏發(fā)電則是利用太陽能電池板吸收太陽光中的可見光形成光電子，產(chǎn)生電流發(fā)電，但這種發(fā)電方式易受天氣影響，電力輸出波動性大，易對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。
與光伏發(fā)電相比，光熱發(fā)電在連續(xù)發(fā)電、儲能容量、儲能成本、穩(wěn)定性、安全性、環(huán)保性及壽命等方面具有優(yōu)勢。
目前，主流的光熱發(fā)電系統(tǒng)有槽式、菲涅爾式、塔式、碟式光熱系統(tǒng)。其中，塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)效率高、規(guī)模大。
塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)示意圖
來自太陽的能量，真正的“清潔綠色能源”
光熱發(fā)電系統(tǒng)在運行過程中不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)或氣體，且系統(tǒng)設(shè)備制造過程對環(huán)境無害。據(jù)測算，塔式光熱電站全生命周期度電碳排放僅為15.3克二氧化碳/千瓦時，約為火電的1/50、光伏發(fā)電的1/6，因此光熱發(fā)電被稱為真正“清潔綠色能源”。
不只是對環(huán)境無污染，建設(shè)光熱電站也是治理荒漠化的新途徑。光熱電站建設(shè)后，大面積的鏡場能有效阻擋風(fēng)沙；陽光被定日鏡反射，現(xiàn)場土地水份蒸發(fā)量會隨之減少；定日鏡清洗用水再利用，可以大幅提升土壤濕度。這些都能為植物生長提供必要水分，有利于荒漠植被恢復(fù)。
了解了光熱發(fā)電的技術(shù)原理
中國中化旗下藍星北化機研發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備
是如何把取之不盡的陽光
轉(zhuǎn)化為清潔電能的吧！
晝夜不停
“熔鹽塔式”光熱發(fā)電原理
由中國中化旗下藍星北化機參建的中控德令哈50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電項目，屬國家首批光熱發(fā)電示范項目之一，也是國內(nèi)首先運行并網(wǎng)發(fā)電的光熱項目。該核心設(shè)備冷/熱熔鹽儲罐及其耐溫基礎(chǔ)是由藍星北化機設(shè)計、制造、安裝的。
白天：
光熱發(fā)電設(shè)備將大面積的陽光匯聚到塔頂?shù)奈鼰崞髦?，同時，熔鹽泵也將低溫熔鹽罐里290攝氏度的液態(tài)低溫熔鹽源源不斷地送至吸熱器，熔鹽吸熱后溫度升高至約565攝氏度，再通過管道被運到地面的熱熔鹽貯罐。隨后，來自熱熔鹽貯罐的高溫熔鹽通過熔鹽泵被送至熔鹽蒸汽發(fā)生器，熔鹽蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生大量蒸汽，蒸汽推動汽輪機產(chǎn)生電力，而熔鹽溫度降低后流回冷熔鹽貯罐，一次循環(huán)便完成了，就這樣，光能被源源不斷地轉(zhuǎn)化為電能，從而實現(xiàn)光熱發(fā)電。
夜晚：
為滿足夜間吸熱系統(tǒng)停機狀態(tài)下的電負(fù)荷需求，吸熱器中熔鹽白天的吸熱負(fù)荷要大于蒸汽發(fā)生系統(tǒng)中的放熱負(fù)荷。這樣，多余的熱量逐漸在熱鹽罐中積累，以用于夜間循環(huán)發(fā)電，這便是儲熱過程。
“熔鹽塔式”光熱發(fā)電是一種當(dāng)前全球范圍內(nèi)公認(rèn)極具潛力的技術(shù)路線，由于采用熔鹽作為介質(zhì)，相比常規(guī)槽式導(dǎo)熱油光熱發(fā)電技術(shù)，系統(tǒng)工作溫度更高，發(fā)電效率也更高。同時，由于工藝流程相對簡單，閥門管路易運維，系統(tǒng)更緊湊，現(xiàn)已建成投運的商業(yè)化項目眾多，技術(shù)成熟。
創(chuàng)新技術(shù)
二次反射塔式熔鹽發(fā)電
由藍星北化機參建的玉門鑫能50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電項目是全球首個基于二次反射的商業(yè)化塔式電站，現(xiàn)已全面投運。其核心設(shè)備吸熱器、冷/熱熔鹽緩沖罐均由藍星北化機設(shè)計、制造、安裝。
玉門鑫能50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電項目
二次反射塔式熔鹽發(fā)電是在常規(guī)塔式一次反射聚光基礎(chǔ)上進行的創(chuàng)新，在一次反射塔式聚光系統(tǒng)的焦點處安裝所需光學(xué)元件，改變一次系統(tǒng)匯聚后光線的傳播方向，將光線反射到地面吸熱器。
玉門鑫能50兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電項目
二次反射塔式熔鹽發(fā)電的吸熱器位于地面，這一創(chuàng)新使光線傳播距離較一次反射系統(tǒng)增加，但輸熱管道距離卻縮短，年均光學(xué)效率相對略微降低，但吸熱器及管道建造成本低。
技術(shù)研發(fā)
熔鹽儲能系統(tǒng)填補國內(nèi)空白
熔鹽儲能系統(tǒng)是光熱發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備之一，可使電廠不受環(huán)境影響持續(xù)穩(wěn)定輸出電力，能克服新能源技術(shù)普遍存在的“棄風(fēng)”“棄光”問題。
藍星北化機依托深耕特種裝備領(lǐng)域多年所積累的技術(shù)基礎(chǔ)，開展熔鹽儲能領(lǐng)域核心工藝及關(guān)鍵設(shè)備研究開發(fā)。針對熔鹽儲能系統(tǒng)存在的系統(tǒng)復(fù)雜、高溫、腐蝕性強、容量大、運行工況異常嚴(yán)苛、國內(nèi)外無參考標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等難題，開展了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、關(guān)鍵設(shè)備結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、仿真設(shè)計計算、實驗驗證等工作，最終有效解決相關(guān)技術(shù)難題，并形成多項專有技術(shù)。
2015年，該技術(shù)成功應(yīng)用于國內(nèi)首座商業(yè)化光熱發(fā)電站。在一年時間內(nèi)，這套10兆瓦中試裝置項目成功投入運營，成為國內(nèi)首家商業(yè)化熔鹽儲能電站項目。隨著中試裝置通過穩(wěn)定無故障運行一年考核，藍星北化機又研究開發(fā)出50兆瓦規(guī)模電站配套熔鹽儲能工藝包及裝置。
2018年底，藍星北化機研發(fā)并建設(shè)的50兆瓦光熱電站配套熔鹽儲能系統(tǒng)順利并網(wǎng)發(fā)電，至今無故障運行。實現(xiàn)GWh級熔鹽儲能系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，該項目為國家首批示范項目。
一年后，藍星北化機與西班牙公司簽訂合同，為迪拜950兆瓦光熱、光伏發(fā)電項目一期100兆瓦熔鹽塔式項目提供儲能系統(tǒng)的制造、安裝及施工任務(wù)。該項目是世界上規(guī)模最大、技術(shù)最先進的塔式光熱發(fā)電項目，也是“一帶一路”的重點工程。這標(biāo)志著藍星北化機熔鹽儲能技術(shù)達到國際一流水平，熔鹽儲能產(chǎn)品及技術(shù)正式進入國際市場。
向陽而生的光熱發(fā)電
是利用自然能源的發(fā)電方式
是推進能源轉(zhuǎn)型的有效措施
中國中化將以綠色低碳為目標(biāo)
繼續(xù)踐行可持續(xù)發(fā)展理念
探索清潔綠色能源前沿技術(shù)創(chuàng)新
為人類綠色低碳發(fā)展帶來更多可能！
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