细说光热一个即将发热的行业

抱歉各位,很久没有文章更新了,我在忙着一件更重要的事情,生儿子。16年10月29日16:26分,他降生,用哭声唤起了全家的开怀大笑,一时间如释重负,母子平安!取名赵晟昊,“昊”是家族同辈兄弟的通字,“晟”字有两重意思,一是与弟弟的儿子赵景昊中的“景”字相近,寓意同根同族,一脉相承。二是在猴年出生,“晟”字音同齐天大圣的“圣”,表达望子成龙的心境,希望十八年后的赵晟昊也能看懂这篇文章。

今天的话题是光热发电。之所以能聊它,基于三点,一是目前光热发电市场有所成绩,国家政策也给予了积极响应,明确了1.15元/kwh的上网电价;二是我在15年帮助特变电工对光热发电技术做过为期2个月的技术调研,对光热现状有所感知;三是光热发电与储能密不可分,储能是光热发电长期稳定高效的必备技术,他们的处境相似,撑着油纸伞,各自潜行在悠长,悠长又寂寥的雨巷,期待有一天能够拨云见日,抵达豁然开朗,繁花似锦的康庄大道。

光热技术早已有之,对光热的利用也一刻不停,无数趴在屋顶的太阳能热水器表明光热技术已经被很好的商业化。光热发电是光热利用方式的升级版,将搜集的大规模热量用来发电,从而实现能源的清洁利用。特变电工对光热发电的战略评估早就开始,3年前,特变老大张新曾经说过,现在考察的核心不是做不做,而是怎么做,何时做。但是,任何涉足光热发电的企业和机构都必须直面一种技术:光伏发电,都必须回答一个问题:光伏光热哪家强?

1光伏与光热

光热和光伏发电算是一对孪生兄弟,都是基于对太阳光照的利用,原理不同,原理决定特点,特点决定用途。

光伏发电:光伏技术的基本原理是利用物理学的光生伏特效应直接将太阳能光能转变为电能。当太阳光照射在太阳电池表面时,电池吸收光能,诱发光电效应。相较于传统电站,光伏电站号称安全可靠,不受地域限制,无需燃料,建设周期短。然而,光伏发天生有硬伤,波动性大,一片云彩飘过甚至能引起功率跌落。另外我自己的实地经验表明,表面清洁度也对发电量影响显著,在做测试时,额定2kw的板子,输出只有W,实在找不到毛病,就用清水把板面冲洗了一下,功率立刻恢复到1W的正常水平。

光热发电:光热发电试图从原理上减弱或者克服光伏发电的波动性问题,实现电力的连续稳定输出。光热发电是利用熔盐或者油等介质吸收太阳光中的热能,使用汽轮机将其转化为电能。与光伏相比,光热系统复杂了很多,但发电端与常规电站一致,即发电机可实现转的稳定发电,无须特殊转换,负荷平稳,轻松并网。这对于弃光严重的三北地区来讲,无疑具有极大的诱惑。

2光热发电技术

当前主要的光热发电有三种:碟式、槽式以及塔式发电。

2.1碟式发电

(图片来源:湘电集团38kw碟式发电)

碟式系统具有高聚光比(可达),热源温度高(℃)的特点,它包含三个部分,底部支架,中间碟式聚光器,上部焦点处的斯特林发电机。支架带有传动轴,跟踪太阳轨迹,保持光照强度;碟式聚热器负责利用曲面反射,将光线及热量聚集到焦点;位于焦点处的斯特林机吸收热量后持续运转,将热能转化为动能,同轴的发电机将动能转化成电能。这里多介绍一点斯特林机。下图展示的是它的结构图,包含两个腔,热腔和冷腔,两个腔室联通,强室内有运动活塞,热腔加热后,腔内气体吸热膨胀,推动活塞运动,之后热气体经连通器进入冷腔,冷却后的气体被冷腔活塞推进热腔内,继续吸热做功。虽然我主修过工程热力学,原理不难理解,但仍觉得这是一项天才式的发明,在那个热力学理论还未成熟完善的念头,能有如此成就,五体投地。斯特林机运行稳定,噪音低,工作效率不受海拔影响,只与热源品质有关。然而他也有几个缺点,首次开机时间长,需要暖机,不像内燃机打火即可启动。功率小,一般在几十kw以内,5-30kw范围居多。腔内导热介质一般为氢气或氦气,因H2分子小,气体容易泄露,所以要经常充气以保持腔内气体压力(10-15MPa左右)。负荷调节慢,对外部参数变化的响应速度慢,个人觉得这对光热发电有利,功率稳定性好,。

(难得一见的精密动图:







































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