装点儿阳光晚上用?没问题!
虽然阳光很好,但它不是晚上的“办公室”。没关系,只要把阳光放进“瓶子”里,晚上再用就行了。然而,事情没那么简单。例如,用什么样的瓶子来储存“光”是一个大问题。
用盐储存“光”可靠吗?
2018年是中国太阳能热发电历史上重要的一年。总计200兆瓦的太阳能热发电示范项目已经公布,从而开启了中国太阳能热发电历史的新篇章。
有些人可能会说,他们听说过储存粮食、水和电,但他们从未听说过储存“光”。据报道,在中国首批20个光热发电示范项目中,有18个项目使用熔盐蓄热。说到熔盐的作用,它实际上是一个储存“光”的“瓶子”。
说到熔盐,你首先想到的可能是盐,它是一日三餐不可缺少的。然而,光热发电站使用的熔盐与我们吃的盐完全不同。用来储存“光”的熔融盐实际上是由普通盐(化学意义上的盐)转化而来的。
不同温度下的熔盐状态(照片来源:tech.sina.com.cn)
然而,将普通盐转化为熔融盐需要许多步骤。它甚至需要经过高温测试才能转化成熔融物质,这就是我们所说的熔融盐。例如,硝酸钠可以在308℃熔化,但盐(氯化钠)可以在801℃熔化。原因很简单,因为氯化钠是一种极其稳定的离子化合物,需要更多的热能才能变成熔盐。
正因为如此,氯化钠一般不用于制造熔盐。我们通常称熔盐为无机盐的熔体,如碱金属、碱土金属卤化物、硝酸盐、硫酸盐等。广义的熔盐还包括氧化物熔体和熔融有机物。
在实际蓄热过程中,根据应用场合的实际要求,通过选择不同类型的单体原料,按一定比例复配,可以形成性能稳定的混合共晶盐。常用的二元熔盐是60%硝酸钠和40%硝酸钾的混合物,通常称为硝石。
无机盐在熔融状态下的固态主要是离子晶体,在高温下熔化后形成离子熔体。熔盐传热与蓄热技术是一项成熟的技术,已经广泛应用于化工、军工等领域。
一类熔盐产品的技术要求(照片来源:参考文献
敦煌10 MW熔盐塔光热电站(图片来源:中国高科技网络)
近距离观察显示定日镜并不太小(照片来源:甘肃日报)
在塔的中心光热发电站矗立着一座138.3米高的吸热塔。像向日葵头一样的定日镜分布在吸热塔周围。这些定日镜是偷走太阳“天火”的“人工制品”由50,000多面镜子组成的1525定日镜可以反射和聚焦太阳光。反射器的反射率应该在80%到90%之间,它可以自动跟踪太阳并保持同步。
熔盐塔光热发电站示意图(照片来源:upsapp)
在塔楼的顶部有一个巨大的接收器,用来储存处于“饥饿”状态(低温)的液态熔盐。有人说液态熔盐就像一个热的“大腹便便的人”,所以储热和传热自然是不可能的。
定日镜直接反射偷来的“天火”,并聚焦在接收器上。同时,定日镜将高热流密度的辐射能转化为热能,使定日镜内的低温熔盐瞬间上升到几百摄氏度的高温。
低温熔盐充满“热量”,进入高温蓄热装置等待指令。同时,低温蓄热室中的熔盐将被送至塔顶接收器,从而参与下一循环的蓄热和传热过程。
熔盐可以说是光热电站的“热管家”,规模自然非常可观。对于一个50兆瓦的熔盐塔发电站,8小时的能量储存配置需要大约12,000吨的二元熔盐。
来自“阳光”的电在晚上使用。
高温熔盐的下一个任务是通过热交换系统将工作介质(通常是水)加热成蒸汽,从而推动汽轮机发电。看起来有了熔融盐,一个储存“光”的“瓶子”,晚上光就能发电。
光热发电大量使用熔盐作为蓄热介质,具有一定的调度灵活性,有利于提高电网供电的安全性。此外,光热发电产生的电流是普通电网所需的交流电,因此电网可以不经转换而连接。
光热发电也有大规模的优势。例如,用于光热发电的单个发电机组件单元的容量比光伏发电单元的容量大得多。这为太阳能热发电提供了广阔的发展空间。
中国的光热发电产业作为一个整体仍处于起步阶段,需要在经济、技术和可靠性方面进一步改进和提高。光热发电在中国的前景是光明的,但产业化发展仍需要国家政策的支持。
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