姚英俊

摘 要：隨著環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，社會各界越來越關(guān)注環(huán)保技術(shù)，而光熱發(fā)電技術(shù)能夠?qū)⑻柲芤?guī)模化地轉(zhuǎn)化為電能，隨著技術(shù)的發(fā)展，更是可以將白天收集的太陽能儲存起來，供夜間使用。該文針對光熱發(fā)電站的關(guān)鍵設(shè)備問題及解決措施進行了研究。

關(guān)鍵詞：光熱發(fā)電站；關(guān)鍵設(shè)備；應(yīng)對方案

中圖分類號：TE08 文獻標(biāo)志碼：A

0 引言

從社會的發(fā)展形勢來看，光熱發(fā)電技術(shù)將成為未來電力行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。基于此，該文闡述了光熱發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，提出了光熱發(fā)電站關(guān)鍵設(shè)備常見問題的應(yīng)對方案。

1 光熱發(fā)電技術(shù)簡介

光熱發(fā)電是利用清潔能源進行發(fā)電的方式，其具有集中化、規(guī)模化特點，利用集熱裝置能夠有效地采集并吸收其中的太陽輻射能，并將其轉(zhuǎn)化成熱能，在加熱水、空氣、導(dǎo)熱油、熔鹽等介質(zhì)的情況下，通過熱力轉(zhuǎn)換產(chǎn)生水蒸氣帶動汽輪發(fā)電機進行發(fā)電，圖1是光熱發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成圖，其主要組成部分是集熱系統(tǒng)、吸熱系統(tǒng)、儲熱換熱系統(tǒng)以及發(fā)電系統(tǒng)。光熱發(fā)電技術(shù)能夠應(yīng)用大規(guī)模熔鹽儲能供熱技術(shù)，可以被應(yīng)用到電網(wǎng)一次調(diào)頻、二次調(diào)頻中，以滿足電網(wǎng)用電負(fù)荷的需求。

2 常用的光熱發(fā)電系統(tǒng)

2.1 槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)

槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)的本質(zhì)是應(yīng)用拋物線的光學(xué)原理，聚集太陽輻射能。其中，拋物線縱向延伸形成的平面被稱為拋物面，其主要是將照射在拋物面中的太陽能聚集在交線上，并通過在交線上布置集熱管來吸收太陽能，進而將太陽能轉(zhuǎn)化成熱能，應(yīng)用到發(fā)電中。通常情況下，槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光比在20～80，在油作為吸熱介質(zhì)的情況下，聚熱溫度能夠達到300 ℃～400 ℃；在混合硝酸鹽作為吸熱介質(zhì)的情況下，聚熱溫度能夠達到550 ℃。除此之外，槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)中有儲熱系統(tǒng)和補燃系統(tǒng)，其能夠在夜間和多云天氣環(huán)境下正常發(fā)電。

2.2 塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)

塔式光電發(fā)電系統(tǒng)是在地面上布置大量的定日鏡，定日鏡指的是自動跟蹤太陽的球面鏡群，需要在定日鏡的相關(guān)位置建立高塔，并在高塔頂中安裝接收器，定日鏡通過反射太陽光聚集成點狀，并聚焦到塔式接收器中，其中的傳熱介質(zhì)會達到最高溫，由管道傳導(dǎo)至地面上的蒸汽發(fā)生器中而產(chǎn)生高溫蒸汽，在蒸汽的驅(qū)動作用下通過汽輪發(fā)電機組發(fā)電。通常情況下，塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光比可以達到300～1 500，投射到塔頂吸熱器的平均輻射熱流密度會達到300 kW/m2～1 000 kW/m2，其工作溫度可以達到1 000 ℃。

3 光熱發(fā)電技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備存在問題及解決方案

3.1 聚光器

通過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，聚光器存在的問題主要體現(xiàn)在以下方面：第一，我國聚光器制造單位比較少，聚光器檢測規(guī)范及其標(biāo)準(zhǔn)有待完善，且生產(chǎn)鏡面反射率水平和大聚光器的光斑發(fā)散問題存在一定的差異，無法實現(xiàn)預(yù)期的聚光效果；第二，聚光器制造需要大量資金，聚光器安裝和施工要求高，且定日鏡的整體成本比較高；第三，聚光器鏡面的清洗工作比較復(fù)雜，且需要兩周清洗一次，需要耗費大量的人力，且在鏡面清潔指數(shù)降低的情況下，會對反射率帶來一定的影響；第四，受大風(fēng)、冰雹等天氣的影響，聚光器鏡面穩(wěn)定性要求比較高。

為了有效地解決上述問題，相關(guān)人員應(yīng)該做好以下工作：首先，學(xué)習(xí)并引進先進的技術(shù)，提高自身的研發(fā)能力和制造能力，制定聚光器檢測標(biāo)準(zhǔn)體系；其次，提高聚光器鏡面的加工和安裝技術(shù)水平，并進行消散校正；再次，為了提高聚光器的經(jīng)濟性，相關(guān)人員應(yīng)該優(yōu)化并完善模塊化制造、自動化組裝線、聚光器鏡場布局等，并引入聚光器清洗設(shè)備，并安排相關(guān)人員定期進行清洗；最后，采用鋼化玻璃、鏡場設(shè)計擋風(fēng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化鏡面結(jié)構(gòu)。

3.2 吸熱器

一般而言，吸熱器對材料的要求比較高，必須具備耐高溫性、耐腐蝕性、耐疲勞性等特點，其高溫承受能力需要達到1 200℃以上，這就需要使用鎳基合金材料，象inconel625和incoloy825，但這種材料需要投入的成本多，加工難度比較大。聚光器存在的主要問題有：第一，吸熱器熱流密度和吸熱器表面壁溫的均勻性差，極易產(chǎn)生熱輻射損失；第二，吸熱器對材料的等級要求高，制造和加工技術(shù)比較復(fù)雜；第三，吸熱器表面土層維護和檢修工作比較困難，往往需要3年～5年進行一次維護。

為了有效地解決上述問題，相關(guān)人員應(yīng)采取以下方案：第一，為了優(yōu)化內(nèi)部傳熱結(jié)構(gòu)，需要進行外表面涂層；第二，引入先進的原材料和技術(shù)，象全自動焊接技術(shù)，100 %的焊口檢驗；第三，提高表面涂層施工的整體質(zhì)量。

3.3 儲熱系統(tǒng)設(shè)備

通常情況下，儲熱系統(tǒng)的主要形式是雙罐儲熱系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有2個儲熱罐，分別是高溫罐和低溫罐，但其實際應(yīng)用中也存在一系列問題：第一，熔鹽屬于儲熱工質(zhì)，具有凝固點溫度高、易凝固等特點。通常情況下的凝固點在130 ℃～230 ℃；第二，導(dǎo)熱油熱穩(wěn)定性比較差，其溫度需要保持在400 ℃以下，在高于400 ℃的情況下，極易被分解；第三，大型、高溫（高于600 ℃）的儲熱罐設(shè)計和制造標(biāo)準(zhǔn)有待完善；第四，為了確保熔鹽泵的穩(wěn)定運行，在熔鹽融化過程中，需要對熱源進行加熱。

針對以上問題，相關(guān)人員應(yīng)該采取相應(yīng)的解決措施：第一，在設(shè)計過程中，應(yīng)該制定保溫、預(yù)熱、伴熱等防凝固措施，研制低凝固點三元鹽及其他儲熱介質(zhì)；第二，及時切換鏡場控制模式，研發(fā)合成高溫硅油等；第三，采用國外ASME標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、制造；第四，選擇國外進口熔鹽泵配置獨立的融化熱源裝置。

4 光熱發(fā)電的技術(shù)應(yīng)用前景

光熱發(fā)電的技術(shù)應(yīng)用前景主要體現(xiàn)在以下方面：第一，光熱發(fā)電技術(shù)和火電廠的聯(lián)合發(fā)電，將成為未來光熱發(fā)電的重要趨勢；第二，擴大發(fā)電站的整體規(guī)模、降低光熱發(fā)電的綜合成本，同時，大型的太陽能光熱發(fā)電還能支持海水淡化工程，光熱電站可以利用汽輪機取海水進行多效蒸餾，淡化海水；第三，建立分布式發(fā)電系統(tǒng)，這一系統(tǒng)能夠有效地解決偏遠山區(qū)的供電問題，我國普遍使用槽式發(fā)電系統(tǒng)。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著人口總量的日益增加，人民群眾對石油的需求量越來越多，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重。為了有效地緩解這一現(xiàn)狀，社會各界越來越注重環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用，光熱發(fā)電在解決氣候變暖問題中發(fā)揮著重要作用，能夠有效地改善人類的能源結(jié)構(gòu)，將成為電力行業(yè)未來發(fā)展的重要技術(shù)。

參考文獻

[1]張瑞祥，張潔，包耀龍.太陽能光熱發(fā)電站生產(chǎn)自動化系統(tǒng)功能設(shè)計[J].電力勘測設(shè)計，2018（8）：76-80.