镜子也能发电?这事真的可以有!坐落在甘肃敦煌的超级镜子发电站,全称叫做首航高科敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站,早在2019年6月就已经实现了满负荷发电,和传统的水电、风电,太阳能电站不同的是镜子,这个镜子发电站最大的特色就是闪耀在戈壁滩上那1.2万面定日镜矩阵。
从高空俯瞰,1.2万面镜子呈同心圆分布,就像是一朵盛开的银色向日葵,中心矗立的是一座高达260米的集热塔,总占地面积约7.8 平方公里。
其中集热塔高约260米,分为塔基和塔顶两部分,塔顶的吸热器是吸收光能的神器,地面上同心圆形排列的1.2万面镜子组成的镜场,就是将光线反射到这里,再一步步转换为电能的。
熔盐罐分为冷熔盐罐和热熔盐罐,单个存储容量达到2万吨,冷热两个熔盐罐与吸热塔相连接,可实现熔盐循环使用。
镜子发电站的工作原理,是通过镜子发射光,将低温冷盐加热形成高温热熔盐之后,再加热水产生蒸汽,驱动汽轮发电机组发电,简单的说,就是相当于以盐的热量来烧开水,进而推动汽轮机发电。
镜子发电的第一步,就是先由定日镜将太阳光反射到集热塔上的吸热器,1.2万面定日镜反射光线汇聚一点,能够将吸热器的温度提升到800度左右,冷盐罐中的低温熔盐(约290度)传送至这里之后,在流经一根根管道时,会迅速被加热到565度左右,形成液态的高温热熔盐,流入热熔盐储存罐。
高温热熔盐在热存储罐中汇集后,再通过热交换系统,加热水产生蒸汽,驱动汽轮运转发电。
可能你要问了,到了夜晚没有太阳怎么办?还能不能发电呢?答案是肯定的!秘密就在冷热两个存储罐,相当于巨大的蓄电池,2万吨高温热熔盐到了夜晚,可以最大限度存储白天多余的能量,到了晚上可完全继续发挥余热,轻轻松松实现24小时不间歇发电。
在这里还要解释一下这里的盐并不是我们日常使用的食盐,而是一种由60%硝酸钠和40% 的硝酸钾的工业盐混合而成的二元盐。
定日镜是将太阳光线反射到集热塔顶吸热器的光学装置,由于地球自转和太阳公转,地球和太阳的位置关系每时每刻都可能会发生变化,为了最大程度反射太阳光能量,就必须让镜面始终对着太阳的方向,科研人员便在镜面控制管理系统中植入太阳的运动轨迹程序,实时根据自身的位置不同,自动调整镜面角度,使反射光精准射向吸热器。
敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站,镜场半径约为1500米,每个定日镜展开面积约为115平米,是一个由35个子镜组成的大型矩形凹面镜,每面子镜之间形成细小的弧度,充分的利用凹面镜聚光原理,使其聚焦正好等于定日镜距吸热器的距离,由于每一环定日镜距离吸热器距离都不一样,因此每一环定日镜的弧度也不相同。
定日镜的弧度解决的只是光斑的大小,想要精准投射到吸热塔,还必须要时刻跟紧太阳的脚步,这就必须借助一样秘密武器:减速机,装备了减速机的定日镜能够理解为一个可以精确控制的机器人,不但可以保持追日的姿势,还能把日光精准投射到吸热塔。
值得一提的是,经过特别的材料制作的定日镜,镜面可以经得住30米每秒的冰雹撞击,对大漠风沙等极端天气都拥有非常良好的抵御力。
相比其他的新能源发电站,比如风力、太阳能等,镜子发电站的最大优点是摆脱了对于传统能源发电的约束,因为无论是风力还是太阳能发电,都没办法保证长时间24小时不间断发电,比如风电对风力有一定的要求,发电量和风力大小直接相关;光伏发电更是如此,不仅受制于天气,到了夜晚更是无能为力,这样的后果就是,新能源发电想要实现平稳供电,往往需要在附近建设伴生的传统发电站,来实现调节和互补,这样一来就造成了新能源对传统能源高度依赖的局面,对于提升新能源占比极为不利。
敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站,每年可发电3.9亿度,平均每小时发电50000度,以每户家庭每天平均12.24度的用电量计算,一个光热发电塔能够保证87000多户家庭一年的用电负荷,同时还可以减排二氧化碳35万吨,释放相当于一万亩森林的环保效益。
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