塔式太阳能热发电(CSP)大力推动太阳能替代传统能源发电的全世界实施打算太阳每秒钟照射到地球上的能量,就相当于燃烧五百万吨煤所释放出 来的热量太阳每 45 分钟照射到地球上的能量,就完全能够知足全世界 每一年所消耗的全数能源依照这一推算,太阳每一年发送到地球上的能 量,是目前全世界每一年能源总消费量的 11680倍,这相当于全世界每一 种化石能源探明储量的百倍以上因此,从广大深远的角度讲,太阳能是 地球上最大的能源来源太阳能是取之不尽、用之不竭和永久免费的能源, 也是最清洁、平安和价廉的能源它必将成为国家经济进展最重要的战略 资源;并将成为推动人类社会久远进展最坚实的能源基础加速推动太阳 能全面替代化石能源发电,这关系到人类社会经济可持续进展;关系到地 球生态危机可否取得及时扭转温室效应,致使冰川融化与海平面上升, 踏上了一条“不归之路”陆地沙化,海洋酸化和海水温度上升,已经造 成大量物种在加速灭绝中气候转变,正在加重着飓风、洪水、干旱、暴 雪、冰灾、沙灾等,各类自然灾害频发这一切都在说明,地球生态危机 已向人类发出最强烈的风险警示若是人们仍然无法遏制碳排放,将不可 幸免会有愈来愈多的,乃至是完全毁灭性的气候灾难将降临到地球。
人类 不能再如此继续麻木下去了咱们已经没有时刻,也没有别的选择这是 拯救地球的最后的一次机遇!面对目前唯一的能够帮忙人类摆脱灾难窘境 的是太阳能咱们没有任何理由拒绝他!实现全数由太阳能替换传统能源发电,最难以解决的问题是:如何克 服由于白天黑夜,和持续阴天所引发的间歇性中断发电技术性的难题这 正是几十年来,人们还未找到最合理的解决方法一种专门好的应付解决 方法是:凭借塔式太阳能聚光集热壮大优势,并在可移动储热模块帮忙下, 咱们能够把大量搜集到的太阳热能,及时送往周围火力发电厂中进行发 电具体做法是:1通过大量塔式太阳能菱形单元搜集模块的阵列组合, 形成网格密集散布超大规模太阳能搜集作业区在阳光照射下,咱们 能够充分利用每座太阳能接收高塔顶上光聚焦的热能输出,别离为每一个 移动储热模块,直接进行储热加载随后,咱们能够把所有已经充满能量 的移动储热模块,当即输送到火力发电厂仓库,等候利用从发电厂 的库存中,咱们每一次能够提掏出假设干移动储热模块,并将它们发送到 水蒸汽生产线然后,咱们将水蒸气生产线的低温水或水蒸气的管道输出 端,连接到移动储热模块内置闪蒸管的输入阀上在低温水或水蒸汽流经 闪蒸管的进程中,将当即升温。
随后,产出大量高温高压水蒸汽,用于推 动蒸汽轮机进行发电在每一个移动储热模块被卸载完毕后,将被再一次 送回到太阳能搜集作业区,从头开始新一轮的热能搬运通过这种方式, 就能够够形成超大规模太阳能的搜集、贮存、运输、发电,全进程的周而 复始这可能是太阳光热转换效率最高、储能成效最好和储热发电效益最 大的,超大规模塔式太阳能集热系统与现代热力发电系统最完美的发电对 接值得一提的是,塔式太阳能聚光集热系统,凭借其定日镜场在地面上, 可展开一扇庞大非常的太阳光反射镜面;并通过在高塔顶部高倍率聚焦集 中照射方式,即可将大量太阳热能直接存入移动储热模块内如此漂亮的 空中大手笔能量集聚转接形式,和与近乎无损非接触模块储能的完美对 接可谓天作之合,相得益彰如此之高的能量密度提升,和如此庞大的 热能输出流量,是其他任何太阳能集热系统,所难以实现和无法想象的 这也正是启用超大容量移动储热模块,所必需具有的重要前提由于大规 模太阳能储能目标超级明确,它只是需要将分散搜集到的大量太阳热能, 全都集中到发电厂后,专为热力发电提供短暂周转,或起到热电转换缓冲 均衡作用,目的达到太阳能资源利用率最大化这种可移动的蓄热储能方 式:是通过模块化,将高温储热、热能转换、热能传送等,多种功能都集 于一体。
将原先固定不动的一套既复杂又庞大的储热循环系统变换成体 积较小,功能壮大,结构简单的一个储热模块它不仅大大降低了太阳能 的储能本钱另外,还为扩大太阳能光热发电规模,发挥十分重要的集成 作用最为关键的是,由于采纳非流动性的工质材料进行储能它能够使 工作介质材料选取,再也不受低熔点、低沸点、低导热、强侵蚀等等限制 而后,咱们能够挑选出导热率最高和热容量最大的工作介质材料,用于提 高储热转换效率和增大蓄热容量由于储热模块是一个独立的整体,外部 造型是很有规那么的;而且,运用是超级灵活的这就为移动储热模块, 实施智能化移动操纵和最好的隔热保温打算,制造了超级有利的条件能 够使蓄热保温本钱大幅下降,并能博得更多宝贵的蓄热储能延长时刻最 难以想象的是,由超高温显热储能与相变潜热储能,二者叠加的储能密度, 要比一般化学电池的储能密度,高出几倍乃至十几倍并且,模块储能转 换速度超级快,可不能像一般蓄电池在快速充放电的进程中,容易造成电 池内部专门大的损害另外,蓄电池充放电的利用次数是很有限的,而储 热模块利用次数是不受任何限制的因此,模块化蓄热储能,相对目前其 他任何储能方式而言,它可能是一种:储能本钱最低、方式是最为简便、 储能密度最大、利用寿命最长、转换效率最高,和是整体规模最大的太阳 能贮存方案。
虽说移动储热模块,是一种极为简单的储能方式但它必将 在大规模太阳能储能发电应用进程中,发挥无与伦比的重要作用它是专 为太阳能蓄热储能发电,而诞生的在能够预见的以后,它还能够和各类 高性能热电转换元件对接,组成即充即用超强负荷移动电源它将为超大 规模太阳能发电、风能发电、水能发电、潮汐能发电等,各类间歇性能源 储能发电,制造十分美好的应用前景实施超大规模太阳能储热发电的冲破构思主若是采取大面积分散搜 集太阳能与超大规模集中统一发电相结合的全新思路它完全改变了传统 太阳能光热发电模式,老是局限于将太阳能的聚光集热、蓄热储能、热力 发电,这三大体系捆绑运行的不利做法由于捆绑运行的必然结果,将会 受到三大系统各自进展空间不平稳的彼此制约,而产生超级严峻的水桶效 应那个地址所有的短板缺点,都出此刻前面两大系统内相对后者而言, 前面两大系统的进展空间是十分有限的由于定日镜场的规模设计,常常 受到各类建造条件的客观限制,无法把定日镜场的建造规模设计的太大 目前,定日镜场最大建造规模,仍与一般大容量的发电机组规模差异相差 好几十倍这种极不对称的规模进展现象,也一样出此刻原有蓄热储能系 统中由于塔式太阳能聚焦集热系统和蓄热储能系统,它们的进展空间有 专门大的局限性。
因此,在三大系统的规模进展上,无法做到一对一的同 步扩展众所周知,太阳能热发电效益遵循:发电机组容量越大,机组满 载运行效率越高;那么太阳能发电本钱,也就降得越低因此,如假设三 大系统的捆绑运行方式不做改变,将无法继续扩大现有塔式太阳能光热发 电的进展规模;那么,也将无法继续提高塔式太阳能光热发电规模效益, 这确实是长期阻碍塔式太阳能光热发电走向市场化的症结所在反之,咱们应该制造有利条件,完全解除三大系统间的彼此捆绑约束 具体做法是:从中间储能环节入手,先将储热介质管道循环的能量传输方 式,改变成为储热容器可移动的能量输送方式如此,就能够够把原先庞 大而复杂的蓄热储能系统的运行空间,紧缩到一小块可移动的蓄热储能模 块当中,就能够够像利用蓄电池一样方便如此一来,咱们就能够够将数 量众多的移动储热模块,分批发送到大型太阳能搜集作业区里的,每一个 集热单元的接收位置上等到同批次蓄热储能模块加载完成以后,就当即 把这些移动储热模块发送到后方发电厂仓库,等待送往到水蒸气的生产线 以作进一步利用由于取消三大系统的管道连接,即可促使塔式太阳能搜 集系统与蒸汽涡轮发电系统完全分开;并促成三大系统横向独立和纵向开 放。
从而使三大系统都能够依照各自进展最有利的条件,独立开展优化设 计这不仅能大大提高各系统运行效率;更重要的是,通过对整体规模的 从头分化与组合,能够使三大系统的设计规模取得同步扩展因此,能够 从过去封锁型的一支独大的规模进展模式,转变成开放型的多单元组合的 规模进展模式具体通过众多聚光集热单元模块与移动储热模块之间的开 放式组合,来实现塔式太阳能搜集规模的无穷扩张如此就能够够从容应 付任意规模发电装机扩容这就幸免了因发电规模的不断扩大,致使每一 个定日镜与接收塔的建造尺度,愈造愈大,直至走向无法建造的为难境界 采取由数量众多小型定日镜场,取代一个大型定日镜场,有益处很多小 型化的定日镜场,不管从太阳光的搜集密度和聚焦成效,和到定日镜场建 造适度等,都远远优胜于大型定日镜场从直观上讲,小型定日镜更具有: 装配速度专门快、运行起来效率高、制造本钱低、抗风性能好、利用寿命 长,和运行保护超级简单等等益处尤其是小型定日镜,由于反射镜面积 很小因此,更易在它的镜面实施自动除尘保洁的防护设置并用它来防 护和抵御:大风、雨雪、沙尘暴、冰雹等气候灾害来袭这是塔式太阳能 热发电系统能够在沙漠腹地大举推动,所不能够缺少的一项极为重要平安 保障。
采取大面积太阳能分散搜集与超大规模集中统一发电相结合的重要 意义在于:不仅能够依照太阳能热发电规模需要,通过太阳能搜集空间的 任意扩大,能够互换更大规模的发电装机扩容一样,也能够通过扩大太 阳能搜集空间,以转换更多或更持久的储热发电运行时刻咱们能够在白 天的阳光下,搜集足够的太阳热能,并将它们贮存起来然后,在夜间或 碰到阴天,利用它们来维持持续供电这可能是改变太阳能间歇性中断发 电,唯一可行的最正确方案但这种时空转换的先决条件,是需要依托集 合多种功能于一体的超大容量可移动储热模块从技术层面上讲:必需要 依托高温显热储能、高温相变潜热储能、高效热传导技术、隔热保温技术, 和热泵回馈式恒定温操纵技术等等,许多工程技术的有利支持目的需使 移动储热模块,必需具有超大容量的储能空间;并知足恒温储热时刻任意 延长的保温需要同时,还必需完成太阳能的光热转换、恒温储热、热能 运输,和水蒸汽的转换输出等等,关键性的工作流程只要发电厂的储热 模块库存容量有足够大,即便在持续阴天的情形下,太阳能蓄热储能发电, 仍然能够维持多日发电不致中断另外,还可依照电力消费需求,操纵移 动式储热模块和蒸汽轮机发电机组的投放工作量,就完全能够操纵太阳能 储热发电的可变输出。
通过这种方式,就能够够实现发电侧与用电侧的紧 密互动因此,可使太阳能储热发电的有效利用率,能够取得最大化的提 升在三大系统之间的捆绑束缚被完全解除以后,但仍有一个关键问题迫 切需要取得解决那个地址所要解决的问题是:定日镜远程精准跟踪操纵 技术难题这是塔式太阳能集热系统的核心技术,也是长期困扰塔式太阳 能集热系统进展利用的世界性难题因为定日镜的跟踪,它是一种远程锁 定固定目标的精准跟踪因此,任何微小的传动间隙,都将造成定日镜的 反射光线在照射到远处固定目标时,其反射光斑的投射位置,就会显现超 级大的偏移在阵风推动下显现轻度晃动,这会带来聚焦光斑边缘模糊, 造成聚焦损失增大假设摆动幅度过大,就会致使聚焦光斑逃脱跟踪目标, 最终致使太阳光的聚焦效率大幅下降因此,从严格意义上讲,定日镜跟 踪系统要求齿轮传动,必需达到无间隙传动标准如此苛刻的齿轮传动要 求,就等于判处齿轮传动无期徒刑为此,人们尝试过各类方法,但利用 成效,却不尽理想若是人们想依托提高制作精度来解决那个问题;那么, 咱们将要面对的是最极致周密的加工制造由此不难想象,如此极端的周 密制造,其制作本钱确信会高得惊人因此,为了逃避周密加工,人们乃 至无视跟踪范围偏小,属于非线性跟踪的螺旋丝杆伸缩传动,也将其作为 定日镜跟踪系统的利用对象。
而且,将螺旋丝杆传动和蜗轮蜗杆传动组合 在一路,形成二维跟踪的混合传动方式同时,还将定日镜的建造尺度, 越造越大目的,是想通过本钱分摊的方法,迫使定日镜跟踪本钱进一步 降低尽管在方式上,一再妥协妥协;但定日镜跟踪本钱。