熾熱的太陽為我們帶來了光明和溫暖,現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠利用太陽能進(jìn)行發(fā)電了。除了光伏發(fā)電之外,光熱發(fā)電也已逐步走向成熟。位于敦煌光電產(chǎn)業(yè)園的10兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電站,是亞洲第一座可連續(xù)發(fā)電的光熱電站。
雖然光熱發(fā)電與光伏發(fā)電只有一字之差,但是在工作原理上卻大相徑庭。光熱發(fā)電的第一步是先把太陽的“天火”盜過來,然后才能利用其進(jìn)行發(fā)電操作。
在高達(dá)138.3米的吸熱塔的周圍,那宛如葵花盤的定日鏡群就是盜取太陽“天火”的“神器”。由5萬多片鏡子組成的1525面定日鏡,能夠?qū)崿F(xiàn)太陽光的反射聚焦。反射鏡的反光率應(yīng)在80%~90%以上,自動跟蹤太陽保持同步。
這些定日鏡把盜取的“天火”直接反射并聚焦到塔式建筑的接收器上,并在瞬間使得內(nèi)部的液態(tài)介質(zhì)升至上千攝氏度的高溫。那么,接收器里的液態(tài)介質(zhì)是什么呢?
接收器里的蓄熱介質(zhì)為熔鹽,這是一類無機(jī)鹽的熔融體,如堿金屬、堿土金屬的鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽等的熔融體。廣義的熔鹽還包括氧化物熔體和熔融有機(jī)物。
熔鹽是由陽離子和陰離子組成的離子熔體,具有許多獨(dú)特的性質(zhì)。如熔鹽一般具有儲熱密度大、粘度低、成本低、壽命長和效率高等方面的性能優(yōu)勢,因此是世界上公認(rèn)的傳熱儲熱介質(zhì)。
敦煌10兆瓦熔鹽塔式光熱發(fā)電站使用了5800噸熔鹽,作為吸熱、儲熱和換熱的介質(zhì)。高溫熔鹽通過換熱裝置可提供大量的蒸汽,從而推動汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。這樣一來,高溫熔鹽就變成了低溫熔鹽,并被泵入吸熱塔頂部進(jìn)行熱量接收。
與光伏發(fā)電相比,光熱發(fā)電更為穩(wěn)定和清潔,效率也更高。同時(shí),光熱發(fā)電具有如下兩個(gè)方面的優(yōu)勢:一是光熱發(fā)電是通過加熱蒸汽推動發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電的,因此所產(chǎn)生的電流為通用電網(wǎng)所需要的交流電,不必轉(zhuǎn)換就能并網(wǎng);二是光熱發(fā)電大量使用特殊油料和熔鹽作為蓄熱介質(zhì),如果與儲熱設(shè)備配合使用,則能夠在日落后繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電,從而有利于提高電網(wǎng)供電的安全性。
此外,光熱發(fā)電還具有規(guī)模大的優(yōu)勢。比如,光熱發(fā)電的單個(gè)發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量要比光伏發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量大許多。這就為太陽光熱發(fā)電提供了廣闊的發(fā)展空間。
一般來說,太陽能光熱發(fā)電形式有槽式、塔式、碟式(盤式)三種系統(tǒng)。其中,槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)最為成熟,塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)則更為集中。
太陽能光熱發(fā)電是太陽能利用的一個(gè)重要途徑。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,太陽能光熱發(fā)電將步入快速發(fā)展期。