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太阳发电的秘密:太阳能热发电技术!

返回列表 来源: 科普北京 发布日期: 2022.01.05 浏览次数:

什么是太阳热发电?


通过水或其他工质和装置将太阳辐射能转换成为电能的发电方式,称为太阳能热发电(Concentrating Solar Power,简称CSP)。它先将太阳能转化为热能,然后通过传统的热力循环做工发电的技术,产生的是交流电。它通常由聚光系统、储热(Thermal Energy Storage,简称TES)系统、热能输送系统和发电系统组成。太阳能光伏发电是太阳光照射高纯硅,使电子跃迁,形成电位差,光能直接转变为电能,产生的是直流电。



为什么要开发太阳能热发电技术呢?


太阳能热发电是一种完全清洁的发电方式,与太阳能光伏发电等其他清洁发电方式相比,它有着独特的优势,包括:


①不受限于时间、空间、气候、季节等的影响,不但能够在白天发电,还能将白天吸收储存的热量用于夜间发电,也能满足阴雨等不利天气下的电能生产和输送,保持稳定、持久的发电量。


②因它具有的技术稳定、输出连续等特点,不仅对电网很友好,而且有利于电网的调频操作,满足即时调整用电负荷的要求,可以和光伏、风电、水电等互补,促进能源结构调整。


③热电转换效率较高;而太阳能储量最为丰富,这使得太阳能光热发电具有广阔的应用前景。


④由于有太阳能转换为热能的步骤,除了用于发电以外,多余的热能也可以用来供暖,一举两得。

太阳能热发电种类有哪些?


目前根据聚光系统收集太阳能辐射方式的不同,太阳能热发电技术主要分为塔式、槽式、线性菲涅尔式和碟式四大类形式。


1.槽式太阳能热发电系统

槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统,是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列,聚焦太阳直射光,加热真空集热管里面的工质,产生高温,再通过换热设备加热水产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮机发电机组发电。

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2.塔式太阳能热发电系统:

太阳能塔式发电是应用的塔式系统。塔式系统又称集中式系统。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜,通常称为定日镜,每台都各自配有跟踪机构准确地将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接受器上。接受器上的聚光倍率可超过1000倍;在这里把吸收的太阳光能转化成热能,再将热能传给工质,经过蓄热环节,再输入热动力机,膨胀做工,带动发电机,最后以电能的形式输出。

3.碟式太阳能热发电系统

 碟式(又称盘式)太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能动力系统。近年来,盘式太阳能热发电系统主要开发单位功率质量比更小的空间电源。碟式太阳能热发电系统应用于空间,与光伏发电系统相比,具有气动阻力低、发射质量小和运行费用便宜等优点。


4.线性菲涅尔式太阳能热发电系统

线性菲涅尔式CSP电站是一种结构更为简单的系统,它采用靠近地面放置的多个几乎是平面的镜面结(带单轴太阳跟踪的线性菲涅尔反射镜),先将阳光反射到上方的二次聚光器上,再由其汇聚到一根长管状的热吸收管,并将其中的水加热产生270℃左右的蒸气直接驱动后端的涡轮发电机。

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太阳能热发电应用案例


我国首座太阳能热发电实验电站——北京延庆八达岭太阳能热发电实验电站,于2012年系统贯通后,首次太阳能热发电实验获得了圆满成功。这标志着我国是继美国、德国、西班牙之后,世界上第四个实现大型太阳能热发电的国家!


太阳能热发电站是国家“十一五”863计划重点项目的一部分,同时得到北京市科委和中科院的立项支持。参与研发的十一家单位协同攻关,经过六年的砥砺奋斗,自主完成了太阳能塔式电站的概念设计、初步设计、施工设计及设备安装和调试工作,建立起太阳能热发电技术的研发体系和标准规范体系,全面掌握了高精度聚光器、聚光场、直接过热型吸热器、储热和发电单元及系统设计技术,以及总体、光场、机务、仪控和电气设计技术,取得了以光热场耦合直接产生过热蒸汽工艺为代表的一批自主创新成果,编制了太阳能热发电首部国家标准,并实现了100%设备国产化。


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  从图中我们可以看到,100面巨伞一般的定日镜追着太阳转,把阳光反射到119米高的集热塔上。安装在塔顶的吸热器吸收太阳能,再用这些热能把水加热,通过水蒸气驱动汽轮机发电。整个发电过程不消耗不可再生资源,绿色无污染,且具备可持续性。


Was ist solarthermische Stromerzeugung?
Ein Verfahren zur Stromerzeugung, das solare Strahlungsenergie durch Wasser oder anderes Arbeitsmedium und Geräte in elektrische Energie umwandelt, Es wird als konzentrierter Solarstrom (CSP) bezeichnet. Er wandelt zunächst Solarenergie in Wärmeenergie um und erzeugt dann Wechselstrom durch traditionelle thermische Zyklustechnologie. Er besteht in der Regel aus konzentriertem System und Wärmespeichersystem. Das thermische Energiespeichersystem (TES), das thermische Energieübertragungssystem und das Stromerzeugungssystem. Solarphotovoltaische Stromerzeugung ist, dass das Sonnenlicht hochreines Silizium bestrahlt, um den Elektronenübergang zu ermöglichen und einen potenziellen Unterschied zu bilden. Die Lichtenergie wird direkt in elektrische Energie umgewandelt und der direkte Strom wird erzeugt.
Warum solarthermische Stromerzeugungstechnik entwickeln?
Solarthermische Stromerzeugung ist ein völlig sauberes Stromerzeugungsverfahren. Verglichen mit anderen sauberen Stromerzeugungsmethoden wie der solaren Photovoltaik-Stromerzeugung hat es einzigartige Vorteile, darunter:

9312Durch den Einfluss von Zeit, Raum, Klima und Jahreszeit kann es nicht nur tagsüber Strom erzeugen, sondern auch die während des Tages aufgenommene und gespeicherte Wärme nutzen, um nachts Strom zu erzeugen, sondern auch die Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie bei bewölktem und regnerischem Wetter bewältigen, um eine stabile und dauerhafte Stromerzeugung zu gewährleisten.

9313Aufgrund seiner stabilen Technologie und seiner kontinuierlichen Leistung ist es nicht nur für das Stromnetz freundlich, sondern auch förderlich für den Frequenzmodulationsbetrieb des Stromnetzes, erfüllt die Anforderungen der Echtzeit-Anpassung der Energielast, ergänzt durch Photovoltaik, Windkraft und Wasserkraft und fördert die Anpassung der Energiestruktur.

Mehrschichte9314; Hohe thermoelektrische Wandlungseffizienz; Die Solarenergiereserven sind die am häufigsten vorkommenden, wodurch die solare photothermische Stromerzeugung breite Anwendungsmöglichkeiten hat.
Umgeben von Sonnenenergie in Wärmeenergie kann neben der Stromerzeugung auch die überschüssige Wärmeenergie zum Heizen genutzt werden, wodurch zwei Vögel mit einem Stein getötet werden.

Was sind die Arten der solarthermischen Stromerzeugung?

Die solarthermische Stromerzeugungstechnik gliedert sich derzeit in vier Typen: Turmtyp, Trogh-Typ, linearer Fresnel-Typ und Scheibentyp, je nach Art der Sonneneinstrahlung durch das konzentrierende System.

1. System zur solarthermischen Stromerzeugung
Das System zur solarthermischen Stromerzeugung vom Typ Trogh Paraboloid Mirror Solar-Wärmekraftwerk ist es, mehrere Trogh-Typ Paraboloid-konzentrationskollektoren in Serie und parallel zu ordnen, das direkte Sonnenlicht zu fokussieren, das Arbeitsmedium im Vakuum-Wärmesammelrohr zu heizen, um hohe Temperaturen zu generieren, und dann heißes Wasser durch die Wärmetauschausrüstung, um Hochtemperatur- und Hochdruckdampf zu generieren, um den Dampfturbinengenerator zur Stromerzeugung.

2. Solarthermisches Wärmekraftwerk in Turm:

Die Solarturm-Stromerzeugung ist ein angewandtes Turmsystem. Das Tower-System wird auch Zentralsystem genannt. Es ist mit vielen großen Solarreflektoren, bekannt als Heliostate, auf einem großen Bereich der Anlage ausgestattet. Jeder ist mit einem Tracking-Mechanismus ausgestattet, um die Sonneneinstrahlung auf den Empfänger auf der Oberseite eines hohen Turms genau zu konzentrieren. Die Kondensatvergrößerung am Empfänger kann 1000-mal betragen; Hier wird die absorbierte Solarenergie in Wärmeenergie umgewandelt, und dann wird die Wärmeenergie auf das Arbeitsmedium übertragen. Nach der Wärmespeicherverbindung wird sie in die Wärmespeichermaschine eingebracht, für die Arbeit erweitert, vom Generator angetrieben und schließlich in Form von elektrischer Energie ausgegeben.
3. System zur solaren Wärmeerzeugung
Plattensolarthermische Stromerzeugung ist das früheste Solarstromsystem der Welt. In den letzten Jahren entwickelt die Scheibe Solarthermie-Stromerzeugung hauptsächlich die Raumversorgung mit einem kleineren Unit-Power-Massenverhältnis. Verglichen mit dem Photovoltaik-Stromerzeugungssystem hat das System der Plattensolarthermischen Stromerzeugung die Vorteile eines niedrigen aerodynamischen Widerstands, niedriger Emission Masse und niedrigen Betriebskosten.

4. Lineare Fresnel Solarthermie Stromerzeugung

Linear Fresnel CSP ist ein System mit einfacherer Struktur, Es verwendet eine Reihe von fast planaren Spiegelkreuzungen (lineare Fresnel-Spiegel mit uniaxialer Sonnenverfolgung), die in der Nähe des Bodens platziert sind, um das Sonnenlicht zum oberen Sekundärkonzentrator zu reflektieren, und dann zu einem langen tubulären Wärmeabsorptionsrohr zusammenzuführen und das Wasser zu erhitzen, um Dampf von ungefähr 270 8451; um den Turbinengenerator direkt am hinteren Ende zu steuern.

Anwendungsfälle der solarthermischen Stromerzeugung

Die erste solarthermische Stromerzeugung experimentelle Kraftwerk in China - Beijing Yanqing Badaling solarthermische Stromerzeugung experimentelle Kraftwerk, nachdem das System in 2012 in Betrieb gesetzt wurde, war das erste solarthermische Stromerzeugung Experiment ein voller Erfolg. Dies zeigt, dass China das vierte Land der Welt ist, das nach den USA, Deutschland und Spanien eine große solarthermische Stromerzeugung realisiert!

Solarthermisches Kraftwerk ist Teil der Schlüsselprojekte des Nationalen 863-Plans des elften Fünfjahresplans und wird von der Pekinger Kommunalkommission für Wissenschaft und Technologie und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unterstützt. Nach sechs Jahren harter Arbeit haben die 11-Einheiten, die an der Forschung und Entwicklung beteiligt sind, eigenständig die Konzeption, die Vorplanung, die Konstruktion, die Installation und Inbetriebnahme von Solarturm-Kraftwerken abgeschlossen, das Forschungs- und Entwicklungssystem und das Standardspezifikationssystem der solarthermischen Stromerzeugungstechnik etabliert und den hochpräzisen Konzentrator, das Konzentrationsfeld, den direkten überhitzten Wärmeabsorber vollständig beherrscht. Wärmespeicher- und Stromerzeugungs- und Systemdesign-Technologie sowie insgesamt Lichtfeld, Lokomotive, Instrumentenkontrolle und Elektrodesign-Technologie haben eine Reihe unabhängiger Innovationsleistungen erreicht, die durch den Prozess der direkten Erzeugung von überhitztem Dampf durch Lichtwärmefeldkupplung, die erste nationale Norm für die solarthermische Stromerzeugung und die realisierte 100%-Anlagenlokalisierung repräsentiert sind.

Aus dem Bild können wir sehen, dass 100-große Regenschirm-Heliostaten die Sonne verfolgen und die Sonne auf den 119 Meter hohen Wärmesammelturm reflektieren. Der auf der Oberseite des Turms installierte Wärmeabsorber absorbiert Sonnenenergie, erwärmt das Wasser mit dieser Wärmeenergie und treibt die Dampfturbine zur Stromerzeugung durch Dampf. Der gesamte Stromerzeugungsprozess verbraucht nicht erneuerbare Ressourcen, ist grün, umweltfrei und nachhaltig. 






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