塔式太陽能熱發(fā)電站工作原理

2塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是在空曠的地面上建立一高大的中央吸收塔，塔頂上安裝固定一個吸收器，塔的周圍安裝一定數(shù)量的定日鏡，通過定日鏡將太陽光聚集到塔頂?shù)慕邮掌鞯那惑w內(nèi)產(chǎn)生高溫，再將通過吸收器的工質(zhì)加熱并產(chǎn)生高溫蒸汽，推動汽輪機進行發(fā)電。3圖示可以說為塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作流程示意圖。對各個部件進行說明。冷凝器：發(fā)電廠要用許多冷凝器使汽輪機排出的蒸汽得到冷凝，變成水，重新參加循環(huán)。不同顏色的線條表示不同溫度的工質(zhì)。4在大面積聚光方法中，與槽式聚光方式相比，塔式聚光有以下優(yōu)點：1)槽式的聚光比小，一般在50左右，為維持高溫時的運行效率，必須使用真空管作為吸熱器件。而塔式的聚光比大，一般可以達300到1500，因此可以使用非真空的吸熱器進行光熱轉(zhuǎn)換，熱轉(zhuǎn)換部分壽命優(yōu)于依賴于真空技術的槽式聚光技術。2)由于有大焦比，塔的吸熱器可以在500℃到1500℃的溫度范圍內(nèi)運行，對提高發(fā)電效率有很大的潛力。而槽式的工作溫度一般在400℃以內(nèi)，限制了發(fā)電透平部分的熱電轉(zhuǎn)換效率。接收器散熱面積相對較小，因而可得到較高的光熱轉(zhuǎn)換效率。5．塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的組成按照供能的不同主要由定日鏡系統(tǒng)、吸熱與熱能傳遞系統(tǒng)(熱交換系統(tǒng))、發(fā)電系統(tǒng)3部分組成。定日鏡場系統(tǒng)實現(xiàn)對太陽的實時跟蹤,并將太陽光反射到吸熱器。位于高塔上的吸熱器吸收由定日鏡系統(tǒng)反射來的高熱流密度輻射能,并將其轉(zhuǎn)化為工作流體的高溫熱能。高溫工作流體通過管道傳遞到位于地面的蒸汽發(fā)生器,產(chǎn)生高壓過熱蒸汽,推動常規(guī)汽輪機發(fā)電。由于太陽能的間隙性,必須由蓄熱器提供足夠的熱能來補充烏云遮擋及夜晚時太陽能的不足,否則發(fā)電系統(tǒng)將無法正常工作。6大漢兆瓦級太陽能塔式熱發(fā)電站由集熱島、熱能儲存島和常規(guī)島構成。集熱島包括定日鏡場、吸熱器系統(tǒng)和吸熱塔。吸熱器為過熱型腔式吸熱器，吸熱塔高118m，過熱型腔式吸熱器安裝在吸熱塔92m標高處。熱能儲存島由高溫子系統(tǒng)、低溫子系統(tǒng)組成，高溫蓄熱工質(zhì)為導熱油。低溫子系統(tǒng)是1個100m3的飽和蒸汽蓄熱器，工質(zhì)為飽和水蒸氣。常規(guī)島由1臺8.4t/h的燃油輔助鍋爐和1.5兆瓦的汽輪發(fā)電機組構成。 熱力循環(huán)過程包括兩個方面： 1、蒸汽的循環(huán) 2、蓄熱系統(tǒng)的循環(huán)7雙級蓄熱流程結(jié)構為解決太陽能的不連續(xù)的問題，蓄熱儲能成為太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的關鍵技術之一。采用了雙級蓄熱流程結(jié)構，即將收集到的太陽能根據(jù)能量品位進行分級存儲，高溫能量由高溫蓄熱器存儲，中溫部分由低溫蓄熱器存儲;蓄存能量釋放時，高溫蓄熱器用于蒸汽的過熱過程，而低溫蓄熱器用于蒸汽的發(fā)生過程，兩者相互獨立。雙級蓄熱的優(yōu)勢主要有:①蓄熱工質(zhì)選擇更加合理，高溫蓄熱器可以選擇熔鹽、礦物油、混凝土等作為蓄熱工質(zhì)，低溫蓄熱器可以選擇中溫相變材料或高壓飽和水作為蓄熱工質(zhì)。雙級蓄熱理念的提出可以大幅減小熔鹽等價格昂貴的蓄熱工質(zhì)的使用量，同時減小了高溫蓄熱裝置的容積，使得蓄熱子系統(tǒng)的投資大幅度降低;②高、低溫蓄熱器功能獨立，兩個蓄熱器工作條件穩(wěn)定，避免了單一蓄熱器中蓄熱和放熱過程中復雜的控制環(huán)節(jié);③技術風險小，高溫蓄熱器的熱容量僅為低溫蓄熱器熱容量的20%左右，在我國熔鹽蓄熱技術還不成熟的條件下，可以大幅降低蓄熱技術給系統(tǒng)帶來的風險，同時促進我國熔鹽蓄熱技術的研究與應用。(2)雙運行模式太陽能吸熱器是塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的另一個關鍵技術。在塔式太陽能熱發(fā)電新系統(tǒng)中，以水蒸汽為吸熱工質(zhì)，且聚光集熱子系統(tǒng)、蓄熱子系統(tǒng)與蒸汽動力子系統(tǒng)可以采用解耦與耦合的雙運行模式。即在太陽輻射強度高時，吸熱器生產(chǎn)高壓過熱蒸汽，一部分直接驅(qū)動汽輪機，富余部分進入高、低溫蓄熱器中進行蓄熱;當太陽能輻射強度低或沒有太陽能時，蓄熱子系統(tǒng)啟動，同時產(chǎn)生蒸汽進入汽輪機做功，以延長汽輪機高效運行時間，提高發(fā)電效率。雙運行模式不僅提高了系統(tǒng)對太陽能不連續(xù)、不穩(wěn)定的適應性，更為今后太陽能熱發(fā)電提高效率、降低發(fā)電的成本奠定了寬廣的基礎。(3)多冗余的過熱蒸汽供應保障體系本節(jié)提出的三個方案均采用三重過熱蒸汽供應保障系統(tǒng)，即太陽能吸熱器直接供應過熱蒸汽、高溫蓄熱器產(chǎn)生過熱蒸汽供應和輔助鍋爐提供過熱蒸汽。多冗余的過熱蒸汽供應保障體系不僅為本示范電站的安全運行提1）研究開發(fā)適用于平板太陽能集熱器的選擇性涂層，涂層應具有高吸收率、低紅外發(fā)射率、優(yōu)異的耐熱耐濕耐候性能和適宜的加工成本；2）廣泛采用低鐵高透過率蓋板玻璃。目前已有多個玻璃廠家開始生產(chǎn)適用于太陽能集熱器的低鐵玻璃，國內(nèi)外玻璃質(zhì)量差距越來越??；3）重視集熱器的優(yōu)化設計，改善制造工藝，保證結(jié)構的嚴密性，減小集熱器的散熱損失；4）選用鋼化玻璃作為集熱器蓋板，提高集熱器部件質(zhì)量，采用優(yōu)化結(jié)構設計，確保集熱器可以經(jīng)受防冰雹、淋雨、空曬、耐壓、熱沖擊等性能試驗，提高集熱器壽命，減少系統(tǒng)維護費用；5）跟蹤國外平板集熱器先進技術和工藝，開發(fā)新型平板集熱器太陽能系統(tǒng)，提高平板集熱器市場占有率反射板：選擇高反射率的涂層，反射板的強度問題。支架：單個的槽型拋物面聚光集熱器大小達到100*6米左右，大整體鏡面，風阻很大，因此國外現(xiàn)有的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)一般應用于無風或微