星空体育app下载太阳能光热发电:解决弃风、弃光的最好方式近几年,我国“再生能源”发电进入高速发展,根据“国家能源局”数据,2022年,全国风电、光伏新增装机突破1.2亿千万;发电量首超1万亿千瓦时,达到1.19万亿千瓦时,同比增长21.0%,占全社会用电量13.8%。
新增装机中,光伏装机量迅猛,达到8741万千瓦,预计2023年,将超越“水电”装机量,成为仅次于“火电”的第二大电源。
2022年冬奥会,3大赛区26场馆,我国全部使用绿色电能供应(主要来自河北张北地区),也成为世界上第一个100%使用绿电的奥运会,举世瞩目。
高速发展的同时也出现了很多问题,由于受季节、天气等因素影响,风电、光伏星空体育平台、水电等具有“发电不平稳、间歇性”特点,发出的“电”如果不能及时并网传输,及时消纳,就会出现弃风、弃光、现象。
究其原因,主要因为区域“发电量”出现了“供大于求”,最有效的解决方法是增加“储能”设备,当出现“发电量”过多时,利用“储能”设备存储多余电量。
在众多发电技术路线中,太阳能“光热”发电,具有“发电”和“储能”双重功能,并自带“消纳”和“调峰”优势,成为“再生能源”发电中最具应用前景的技术。
通过大规模列阵“反射镜”或“聚光镜”,收集电站范围内的太阳能,并聚焦到“集热区”,集热区的“加热工质”吸收太阳辐射能后经过“热交换”,产生高温蒸汽,驱动“汽轮”机组发电,使“太阳能”转化为“电能”。
由数量巨多、类型相同的聚光装置,按照一定的规律布局而成。常见的聚光设备有槽形抛物面“反射镜”、平面“定日镜”等。
储热系统一般采用“冷/热熔盐双储罐”存放熔盐,(高、低温工质罐),其作用是白天太阳能较多时,发电的同时将一部分“热量”储存起来,到夜晚没有太阳能时,再释放出白天吸收的热量,以实现“蒸汽”发电机组24小时连续发电。
常见的储能材料叫“太阳盐”,由NaNO3、KNO3按照一定的比例混合成而成,(60%/40%)
储能材料的类型决定着电站的“热电转化效率”,材料运行温度高,导热性好,“热电”转化效率就高,最新研究的“储能材料”有四种:
c、高温“熔融盐”再进入“蒸汽发生器”,经过“热交换”产生“热蒸汽”,驱动“蒸汽轮机”,进行发电
使储热系统中的高温导热油、熔盐等,与水进行热交换,产生热蒸汽,驱动汽轮机做功发电。工作过程中温度上升“速率”快,达到10℃/分钟,能够驱动“汽轮机”快速启动。
“热转换”的方式也决定着“热电转化效率”,通常有三种热循环方式:朗肯循环、肯特循环、布雷顿循环。
“传统”光热发电的“热转化效率”约30—40%,若采用超临界二氧化碳(sCO2)布雷顿动力循环方式,“热电转化效率”可超50%。
采用“汽轮机”发电,具有启动快速、运转高效的特点,可满足生产过程中的“启停频繁”和“低负荷运行”。
所有类型都采用了“凹面镜”焦点聚热的原理,不同的是,有的“光热”收集场像一个大型被拆解、平面化的凹面镜(塔式),进行整体聚热;有的是一个独立的凹面镜单元(蝶式),各自聚热后,再把所有的热量汇集起来;还有的是把“凹面”单元进行了空间延伸,再用“串并联”的方式把热量聚集起来(槽式,线性菲尼尔式)。
由于“凹面型”玻璃制造工艺复杂,成本高,新建的发电厂中,更倾向于使用“平面玻璃”进行反射(塔式)。
成千上万块能够独立控制的“定日镜”,组成“圆周形镜场”,“镜场”中心矗立着一个几百米高的“吸热塔”,塔顶部建有“吸热器”,可聚集“定日镜”反射的太阳光,产生高温,加热工质,从而产生“热蒸汽”,驱动“气轮机”发电。
“槽式”发电的聚光面是“抛物面”形状,在“抛物面”的“聚光点”安装平行“集热管”,多个“槽形抛物面”、“集热器”以“串并联”方式,组合成“集热系统”。
“槽式”热发电技术属于较成熟的技术,但运行温度较低:400 ℃左右,相对塔式,“热发电”效率较低。
太阳辐射面为“碟形”(像盘子一样),抛物面将太阳光聚焦到接收器上,产生热能推动“热动力”发电机组发电。
由于采用“点聚焦”的方式,“碟式”光热发电在所有方式中,聚光比最高、集热温度最高、集热器热损失最小。
采用“线性菲涅尔式”聚光系统,工作原理与“槽式”光热发电方式相似,不同的是“线性菲涅尔镜面”是“平面”镜,并采用了“二次反射”。
“一次反射镜”调整角度,将“阳光”反射至高处的“二次反射镜”,“二次反射镜”把“太阳光”进行汇集,再发射至“集热器”上。
在“点聚焦”方式中,“碟式”因造价较高,目前发展受限;“塔式”系统复杂、建造周期长、维护成本高,但光电转化率高、热量传递路径短,被认为是最具发展前途的路线,目前,全球太阳能“热发电”总装机量中,“塔式”占比20%。
2、同质性:与火电一样,通过蒸汽轮机驱动发电机进行发电,采用同步发电技术,具有“可控和旋转”惯性,生产的电能“质量”较高。
3、调节性:能够储备8-10小时以上的热能,可调节风能、光伏等能源的波动性,及时进行“消纳”,提高整体发电系统的稳定性、可控性。
“独立储能”是吸收或释放电力,“光热发电”是增加或减少“出力”进行调峰,在储能时长方面,更具优势
目前,我国“太阳能热发电”还属于初级阶段,为进行技术探索与发展,首批示范项目中包括塔式7 座、槽式1 个、线、敦煌首航高科 “塔式”光热电站
是世界最高、集光面积最大的“塔式”光热电站,吸热塔高260米,镜场直径超过3公里,可实现24小时连续发电:
我国大成敦煌的 “线性菲涅尔”光热电站,是全球首座进行“商运”的熔盐“线性菲涅尔式”光热电站。
2021.07正式进入运行,期间经过调整、消缺改造,光电实际效率超当初设计指标:26.76%。
“风能”发电和“光伏”发电容易受天气影响:风力不足无法发电,夜间没有太阳无法发电。容易造成电网波动较大,传统方式采用“火力”发电进行“调峰”。
当出现风电、光伏“发电量”较高,超出电网需求时,“火电”也不能随意“停机”,易造成“弃风、弃光”现象(未并入电网,白白浪费)。
太阳能“光热”发电不仅绿色无碳、具有“储能”功能,而且比火电“调节、控制”能力更强,更适合和“风电、光伏发电”形成互补,对电网进行“消纳”和“调峰”,提高再生能源“供给比例”。