装点儿阳光晚上用怎么样?没问题!

发布时间:2019-05-22 12:21   For:科技生活   阅读:

阳光虽好,就是晚上不“办公”。没关系,把阳光装“瓶子”里留到晚上用呗。不过,这事儿并没那么简单。比如,用什么样的瓶子来储“光”,就是一个大问题。

用盐储“光”,靠谱吗?

2018年是我国光热发电史上的一个重要年份,共有200兆瓦光热发电示范项目宣告完成,从而翻开了我国太阳能光热发电史上的新篇章。

有人会说,听说过储粮、储水、储电的,可从来没有听说过储“光”的。

据悉,在我国首批20个光热发电示范项目中,有18个采用了熔盐储热。说起熔盐的作用,其实就是充当储“光”的“瓶子”。

一说熔盐,你也许首先想到的就是食盐,一日三餐都离不了它。然而,光热电站使用的熔盐与我们食用的食盐根本就不是一码事。

储存“光”所用的熔盐,其实是由普通盐(化学意义上的盐)转化而来的。


不同温度下的熔盐状态(图片来源:tech.sina.com.cn)

不过要把普通盐转变为熔盐,需要经过许多个步骤,甚至还需要接受高温的考验,才能蜕变为熔融体,也就是我们所说的熔盐。如硝酸钠在308℃时就能熔化,但食盐(氯化钠)在801℃才能熔化。

原因很简单,因为氯化钠为极其稳定的离子型化合物,要让其变成熔盐需要更多的热能。

正因为这样,一般是不用氯化钠来制熔盐的。我们通常所说的熔盐是指无机盐的熔融体,如碱金属、碱土金属的卤化物、硝酸盐、硫酸盐等的熔融体。广义的熔盐还包括氧化物熔体和熔融有机物。

在实际的储热过程中,往往可以根据应用场合的实际需求,通过选取不同类别的单体原材料,按照一定比例复配形成性能稳定的混合共晶盐。常用的二元熔盐为60 %的硝酸钠和40 %的硝酸钾的混合物,通常称为硝石。

形成熔融态的无机盐其固态大部分为离子晶体,在高温下熔化后形成离子熔体。熔盐传热蓄热技术是一项成熟的技术,已经在化工、军工等领域获得了广泛应用。


Ⅰ类熔盐产品技术要求(图片来源:参考文献[3] )

据悉,熔盐一般具有储热密度大、粘度低、成本低、寿命长和效率高等方面的性能优势。因此是世界上公认的传热储热介质。

对于光热发电来说,应用较多的为二元熔盐。利用熔盐的热循环可以把白天阳光的热能储存起来,到了晚上再利用这些热能进行发电。

把“天火”装进“瓶子”里

问题是如何把太阳的“天火”盗过来,并且装进“瓶子”里。位于敦煌光电产业园的10兆瓦熔盐塔式光热发电站,是亚洲第一座可连续发电的光热电站。

我们来看看它是如何把“天火”装进“瓶子”里的。


敦煌10兆瓦熔盐塔式光热发电站(图片来源:高新网)


近看,定日镜群的个头还不小呢(图片来源:甘肃日报)

在塔式光热发电站的中央,矗立着一个138.3米高的吸热塔。那宛如葵花盘的定日镜群就分布在吸热塔的周围。这些定日镜群就是盗取太阳“天火”的“神器”。

由5万多片镜子组成的1525面定日镜,能够实现太阳光的反射聚焦。反射镜的反光率应在80%~90%之间,并能自动跟踪太阳保持同步。


熔盐塔式光热发电站原理示意图(图片来源:upsapp)

在塔式建筑的塔顶有一个巨大的接收器,其内储有处于“饥饿”状态(低温)的液态熔盐。有人说,液态熔盐简直就像是一个热的“大肚汉”,储热和传热自然都不在话下。

定日镜群把盗取的“天火”直接反射并聚焦到接收器的同时,将高热流密度的辐射能转化为热能,使其内部的低温熔盐在瞬间升至几百摄氏度的高温。

低温熔盐吃饱了“热”,便进入高温储热器等待指令。同时,低温储热器内的熔盐就会被送至塔顶的接收器,从而参与下一个循环的储热和传热过程。

熔盐可谓是光热电站的“热管家”,规模自然也是十分可观了。对于一个50兆瓦熔盐塔式电站来说,8小时储能配置需要二元熔盐约为1.2万吨。

夜晚用上“阳光”发出的电

高温熔盐下一步的任务就是通过热交换系统把工质(一般为水)加热成蒸汽,以此来推动汽轮机进行发电。看来,有了熔盐这个储“光”的“瓶子”,晚上也可以用光发电了。

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。并且,光热发电产生的电流为通用电网所需要的交流电,因此不必转换就能并网。

光热发电还具有规模大的优势。比如,光热发电的单个发电机组装机容量要比光伏发电机组装机容量大许多。这就为太阳光热发电提供了广阔的发展空间。

我国光热发电产业在整体上还处在起步阶段,在经济性、技术性以及可靠性等方面还需要进一步完善和提高。我国光热发电前景看好,但产业化发展还需国家政策方面的支持。

参考资料

[1] 李春莲.《首航节能敦煌100MW塔式光热项目并网发电》,新闻网,2018-12-28。

[2] 宋记锋,丁树娟.《太阳能热发电站》,机械工业出版社,2012年版 。

[3] 人民共和国国家标准.《太阳能熔盐(硝基型)》(GB/T36376-2018),标准出版社,2018年版。

标签: 阳光 晚上 发电 天阳能 高温熔盐