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    海南奧普佳新能源有限公司

    公司簡介

    同樣是太陽能發電,為什么光熱發電一直“默默無聞”?

    發布時間:2021-04-22 點擊量:643
      在已知的清潔能源中,太陽能無疑是目前地球上可以開發的、儲量最多的可再生能源。提起太陽能利用,大家首先會想到的是光伏發電,畢竟,太陽能汽車、太陽能充電寶等我們在平常生活中就可以看到。其實,太陽能還有另一種利用方式,太陽能光熱發電。
      Part.1
      了解光熱,記住光熱
      光伏發電、光熱發電,都是利用太陽能發電,差別在于,利用的原理不同。
      光生伏特效應是太陽能光伏發電的基本原理,而太陽能電池是完成太陽能到電能轉換的載體。太陽能電池是一種含有P-N結的半導體材料,P-N結可以吸收太陽光,并在內部建立電場,當在電場兩側接入一定的負載時,負載上就會產生電流,整個過程就是太陽能光伏發電的基本原理。
      而太陽能光熱發電的原理是,通過反射鏡將太陽光匯聚到太陽能收集裝置,利用太陽能加熱收集裝置內的傳熱介質(液體或氣體),再加熱水形成蒸汽帶動或者直接帶動發電機發電。
      簡要來說,太陽能光熱發電分為三個環節,集熱環節、利用太陽能加熱導熱介質、最后通過導熱介質帶動發動機發電。而相應的針對各個環節,都有不同的方法進行科學的不斷嘗試來形成最優設計,如:集熱環節主要有槽式、塔式、碟式、涅菲爾式等4種;導熱工質一般采用水、 礦物油或者熔鹽;最后可通過水蒸汽朗肯循環、CO2布雷頓循環或者斯特林發動機等發電。
      那么太陽能光熱發電究竟是怎么運行的呢?我們將用一個已經投入運作的示范項目進行詳細說明。
      來源:參考資料1
      首先,這種太陽能電廠由定日鏡組成。定日鏡受電腦的控制,跟隨太陽轉動,可以將一天的日光都反射到中心點。定日鏡占地面積小,可以被單獨放置,并且無需深固的地基就可以適應地形。發電廠包括成百上千的定日鏡,它們可以通過WIFI互相連接以提高效率,將陽光反射聚集到塔頂上一個叫做接收器的大型熱交換器上。
      來源:參考資料1
      在接收器內,熔鹽流體可通過管道的外壁吸收聚集在此處的陽光中的熱量。在此項技術中,熔鹽能從500華氏度被加熱到1000華氏度以上。因為熔鹽在熔融態下可保持較寬的工作溫度范圍,允許系統在低壓工況下,出色、安全地實現能量的吸收和存儲,所以它是一種理想的吸熱介質。
      來源:參考資料1
      經過吸熱器后,熔鹽沿著塔內的管道向下流動,然后進入儲熱罐。
      來源:參考資料1
      之后,能量以高溫熔鹽的形式被存儲下來以備不時之需。該技術的優點是液態熔鹽既可以收集能量,還可以將能量收集與發電分離。
      來源:參考資料1
      當白天或晚上需要用電時,水箱中的水和高溫熔鹽分別流入蒸汽發生器,從而產生蒸汽。
      來源:參考資料1
      一旦熔鹽用于產生蒸汽后,冷卻的熔鹽經管道回冷儲罐,然后再次流回吸熱器,隨著過程的繼續重新被加熱。
      來源:參考資料1
      蒸汽在驅動汽輪機之后,會被冷凝回水,然后返回儲水箱,必要時它將流回蒸汽發生器。
      來源:參考資料1
      這樣高質量的過熱蒸汽驅動汽輪機以最高效率運行,以便在用電需求高峰時段產生可靠持續的電力。蒸汽產生的過程與常規火電或核電廠中的過程相似,不同點是完全可再生的且廢料和有害排放為零。即使天黑了,電廠仍可按需從可再生的太陽能中提供可靠的電力。
      來源:參考資料1
      以上就是一組太陽能光熱發電系統整個的運作過程,不知道大家有沒有對光熱發電有更深入的了解呢?
      那么,同樣是太陽能發電,為什么光熱發電一直“默默無聞”?光熱發電明明在科學界中具有一定的探索價值,為什么在人類的日常生活中卻沒有得到廣泛的應用呢?
      Part.2
      光熱發電vs光伏發電,二者孰優孰劣?
      同一種能源的利用,卻產生了不一樣的親民性,這是與光熱發電和光伏發電各自的優劣勢是分不開的。
      從集熱環節思考,光熱發電對于應用地域的要求是高于光伏發電的。光熱發電顧名思義就是以熱度為標準,需要高溫度的輻照,而光伏發電對熱度一般沒有那么高的要求。我們所適應居住的地點,太陽能輻射強度不足以用于建設光熱電站。因此在日常生活中,我們對于光熱發電并不熟悉。
      從導熱介質環節思考,光熱發電所使用的熔鹽等物質,成本低、價值高、可持續利用,是優于高成本、低壽命的光伏電池的。因此,光熱發電的能量儲存能力遠高于光伏發電。同時,光熱發電由于儲能效果好,在接入電網時,受到天氣環境因素的影響就會小,對電網負荷波動的響應會低。因此,在發電的可調度性上,光熱發電更優于光伏發電。
      從導熱介質帶動發動機發電環節思考,光伏發電只需要進行光電轉化,而光熱發電是經過光電轉化后還要進行光熱的轉化,可見光熱的發電步驟更復雜。
      不過,光熱發電多出的一個環節可應用于其他方面。例如光熱發電產生的熱度可以降低海水鹽度,淡化海水,同時也可以應用于工業生產中。這說明光熱發電比光伏發電的應用領域更廣。
      但同時,多經歷一個環節,對科學技術掌握的要求也就更高,運用到實際工程領域的難度也就越大。光熱發電難度高于光伏發電,且我國的光熱發電研發起步也晚于光伏發電,因此,光熱發電的技術仍然在不斷健全和完善中。
      正所謂原理產生差異,因此各有優劣。那就更需要相互努力,光熱發電和光伏發電還有很長的路要走。
      Part.3
      道阻且長,未來仍需努力
      對于當前能源、資源和環境等問題來說,太陽能源是一種十分有效的解決途徑。自太陽能被發現利用以來,能源短缺的現象得到了一定程度的緩解,太陽能的各種優點特性使其在眾多能源領域中具有無可替代的地位。
      作為兩種主要的太陽能利用方式,太陽能光熱發電技術與太陽能光伏發電技術優勢不同,應用領域也不同,有各自的優勢和發展前景。在太陽能發電發展比較好的地方,應該既有光熱發電系統,又有光伏發電系統。長期來看,兩者是互補關系。

      雖然光熱發電技術由于某些原因的限制不被大家所熟知,但是在成本、能源的消耗、應用范圍、存儲狀況這些方面,光熱發電都是相對較優選擇。我們有理由相信,總有一天,無論是太陽能光伏發電技術還是太陽能光熱發電技術,都將會成為人類科技持續、協調、穩定發展的支柱。

    轉載:互聯網

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