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前言
在大陸西北地區廣袤的荒漠戈壁灘上,居然有着上萬片鏡子圍繞着中心的一座高塔矗立在風沙中,如果你從從未見過塔式光熱電站,是否會認為這是外星科技所建造的建築?
其實,這座特殊的建築,是位于大陸敦煌地區的熔鹽塔式光熱電站,這座引人矚目的光熱電站隻用鏡子和鹽,就可以24小時産出清潔電力,它是如何做到的呢?
這座電站又有什麼不同尋常之處,竟然能夠引起全世界的關注?
中國光熱發電異軍突起,領跑世界
近年來,得益于大陸西北地區得天獨厚的自然條件和國家在新能源産業方面的大力扶持,中國在光熱發電領域取得了長足進步,異軍突起,開始領跑世界。
大陸西北地區擁有世界上最豐富的太陽能資源,日照時間長,輻射量大,非常适合發展光熱發電。
據測算,大陸西部地區年日照時數高達2000至3200小時,太陽輻射量在5000至6000兆焦/平方米,是發展光熱發電的理想之地。
經過多年的科技發展和研發攻關,大陸在光熱發電核心技術上也實作了自主可控,掌握了包括定日鏡設計制造、吸熱塔建設、熔鹽儲熱等一系列關鍵技術。
同時,國家對光熱發電産業給予了政策和資金的雙重扶持。
2016年,國家能源局釋出了《太陽能發展"十三五"規劃》,将光熱發電列為重點支援的新能源産業,2017年又出台了光熱發電專項補貼政策,極大地激發了企業投資建設的積極性。
在多重利好因素的推動下,大陸光熱發電進入了快速發展期,僅2017年,大陸新增光熱發電裝機容量就達到了100兆瓦,累計裝機規模躍居世界第一,而在2018年底,這一數字已經翻了一番,達到了200兆瓦。
與此同時,大陸在其他清潔能源領域也取得了矚目成就,在水電、風電、光伏發電等方面,裝機容量均已躍居世界第一。
資訊來源:
北青網《大陸可再生能源裝機達14.5億千瓦占全國發電總裝機比重超過五成》2023-12-25
2023年,大陸可再生能源裝機達14.5億千瓦,占全部發電裝機容量的比重超過了一半,曆史性超過了火電裝機容量,加快了能源綠色低碳轉型的步伐。
這些成績的取得,标志着大陸已經成為名副其實的新能源大國,在全球能源轉型和應對氣候變化中發揮着越來越重要的作用。
未來,随着技術進步和産業更新,光熱發電有望成為大陸西北地區最具發展潛力的清潔能源之一,為大陸能源結構優化和生态文明建設做出更大貢獻。
沙漠中的“超級鏡子”
在茫茫戈壁灘上,一座“超級鏡子”電站格外引人注目,它由12000多面定日鏡組成,鏡面總面積超過140萬平方米,相當于200個标準足球場的大小。
這些鏡子以260米高的吸熱塔為中心,呈環形陣列排布,遠遠望去,宛如一朵盛開在沙漠中的“銀色向日葵”,它就是享譽世界的敦煌光熱電站。
敦煌光熱電站是大陸自主設計建造的首座大型商業化光熱電站,于2016年8月正式開工,2018年12月并網發電。
資訊來源:
新華社《甘肅:百兆瓦級熔鹽塔式光熱電站實作滿負荷發電》2019-06-18
電站總投資30億元,占地1800畝,裝機容量達到100兆瓦,是目前亞洲單機容量最大的光熱電站。
這座電站采用國際先進的塔式熔鹽技術路線,集光熱發電和熔鹽儲能于一體,不僅可以實作高效發電,還能夠實作長時間的能量存儲和調節,是名副其實的“超級鏡子”電站。
在吸熱塔的周圍,1萬多面定日鏡在陽光下閃閃發光,這些鏡子都裝配有高精度的減速機構,可實作0.6毫弧度的精确控制。
在太陽東升西落的過程中,它們會自動調整角度,始終将太陽光精準地反射到塔頂的吸熱器上,聚焦精度可達0.03至0.05度。
定日鏡的背後還有許多“黑科技”,每一面鏡子都由35塊小鏡子拼接而成,采用了特殊的背闆設計,可有效防止鏡面變形,確定反射效率。
鏡子表面還覆寫了一層納米級的反射膜,反射率高達94%以上,此外,鏡子經過特殊處理,耐沙塵、抗風化能力極強,可以經受住戈壁灘上的狂風侵蝕。
除了“超級鏡子”,吸熱塔的260米的高度也創下了世界第一的紀錄,搭配上24.6米的塔身直徑,組成了目前世界最高、規模最大的熔鹽塔式光熱電站。
塔頂安裝的是一個采用子產品化設計的巨型吸熱器,通過流動的熔融鹽吸收太陽能,最高溫度可達565℃,表面塗覆了耐高溫、高吸收率的塗層,使太陽能吸收效率達到了96%以上。
憑借這些先進的設計和尖端的技術,敦煌光熱電站在建成之初就創造了裝機容量最大、吸熱塔最高、鏡場面積最廣、熔鹽儲量最多等等多項世界紀錄。
它的成功運作,标志着大陸已經跻身世界光熱發電技術最先進的行列。
敦煌光熱電站不僅是一座發電站,更是一座展示大陸新能源科技實力的豐碑,它猶如一面鏡子,折射出了大陸在光熱發電領域的巨大進步和光明前景。
創新科技助力清潔發電
敦煌光熱電站之是以能夠實作高效穩定的發電,關鍵在于其采用了塔式熔鹽技術路線。
與傳統的槽式光熱電站相比,塔式系統具有光熱轉換效率高、占地面積小、配套儲熱系統等優勢,堪稱光熱發電領域的“革命性”技術。
敦煌光熱電站可以分為三個部分:集光系統、吸熱系統和發電系統。
集光系統由上萬面定日鏡組成,它們在計算機的精确控制下,自動跟蹤太陽的運作軌迹,将太陽光聚焦到吸熱塔頂部的吸熱器上,将光能轉化為熱能。
吸熱器内裝有熔融鹽,通過與高溫煙氣換熱,溫度可以升高到565℃以上,這些“充滿能量”的熔融鹽,會源源不斷地流向熱鹽儲罐。
當電網需要電力時,高溫熔鹽又會被泵送至蒸汽發生器,加熱水産生高溫高壓蒸汽,推動汽輪機發電機組發電。
資訊來源:
光明網《大師課探秘戈壁灘裡的“超級鏡子”》2024-06-05
與此同時,冷卻後的熔鹽則流回冷鹽罐儲存,等待下一次循環,通過熔鹽的不斷循環,電站可以實作24小時連續發電。
更關鍵的是,熔鹽還可以起到儲能的作用,白天産生的多餘熱量,可以儲存在熔鹽中,晚上再釋放出來發電,進而實作電力的錯峰調節。
熔鹽的儲熱性能非常優異,565℃的高溫熔鹽,即使放置一天,溫度也隻會下降10℃左右,這意味着,電站即使在陰天或夜晚,也能依靠儲存的熱量維持較長時間的發電。
據測算,兩個鹽罐的儲熱量相當于30個小時的額定發電量,可以確定電站實作不間斷供電。
與槽式光熱電站相比,塔式電站的發電效率更高,受制于傳熱流體溫度較低,汽輪機進口溫度難以提高的原因,槽式電站發電效率通常在15%以下。
資訊來源:
新華網《》2021-02-25
而采用熔鹽的塔式系統,由于熔鹽溫度可高達565℃,汽輪機進口溫度可達到540℃以上,發電效率可以達到20%左右,接近傳統火電機組的水準。
此外,塔式電站的占地面積也大大減小,由于塔式系統将太陽能“集中”到吸熱塔上,機關面積的聚光倍數是槽式的4倍以上,是以鏡場面積可以大幅減少,以相同裝機容量計算,塔式電站的用地面積僅為槽式的1/3左右。
目前,西班牙和美國是除中國外光熱發電較為領先的國家,西班牙的光熱發電裝機約2300兆瓦,美國約1700兆瓦,但其大部分電站采用的還是傳統的槽式系統。
與之相比,中國敦煌光熱電站在設計之初,就采用了先進的塔式熔鹽技術路線,實作了一次技術“彎道超車”。
相信在不久的将來,會有更多的塔式光熱電站在大陸西北的大漠戈壁上拔地而起,成為大陸能源轉型和綠色發展的新亮點。
敦煌光熱電站的意義與展望
敦煌光熱電站的建成投運,不僅在技術層面實作了重大突破,更在經濟、社會、生态等方面産生了深遠影響,它的意義,已經遠遠超出了一座普通電站的範疇。
敦煌光熱電站是大陸在西部地區探索清潔能源新模式的一次成功嘗試,西北地區日照資源豐富,但正常能源匮乏,生态環境脆弱。
大規模開發光熱發電,不僅可以充分利用當地的太陽能資源,還可以最大限度地減少化石能源的消耗,對于改善區域能源結構,推動綠色低碳發展具有重要意義。
資訊來源:
中國日報網《甘肅敦煌:大漠戈壁持續輸出綠色能源》2024-02-27
而光熱電站的建設營運,還可以帶動當地光伏、新材料、裝備制造等相關産業的發展,促進産業更新和經濟結構調整。
據測算,僅敦煌光熱電站一期工程,就可帶動30多億元的投資,創造數千個就業崗位,随着更多光熱項目的落地,有望形成規模效應,打造“大漠光電走廊”,成為西北地區的新增長極。
在能源惠民方面,敦煌光熱電站也發揮了重要作用,2021年,電站投運後,當年就産出了3.9億度的清潔電力,不僅可以滿足敦煌市20萬戶居民的生活用電需求,還可以為當地的旅遊、農業、工業發展提供充足的電力保障。
同時,電站的落成也為古絲綢之路上的敦煌增添了一道亮麗的風景線,成為展示“大漠光電”魅力的新視窗。
作為一座“零排放”電站,它的清潔發電過程幾乎不産生任何廢氣、廢水和廢渣,對周邊的生态環境影響極小。
資訊來源:
人民資訊《“超級鏡子發電站”一年發電量3.9億度》2021-10-13
如此巨額的清潔電能産出,也使得該電站每年可替代标煤12萬噸,減排二氧化碳35萬噸,相當于植樹造林1萬畝。
敦煌光熱電站的建成标志着大陸已經掌握了光熱發電的核心技術,并形成了完整的産業鍊條,這不僅大大提升了大陸的能源自主保障能力,也為大陸參與全球能源治理、引領國際光熱發電産業發展奠定了堅實基礎。
在“一帶一路”倡議的推動下,中國光熱發電有望走向更廣闊的海外市場,讓更多的國家和地區分享綠色發展的成果。
放眼未來,随着技術進步和成本下降,光熱發電必将迎來更加廣闊的發展空間。
在大陸“西電東送”的戰略布局下,西北地區光熱發電的規模化開發條件日趨成熟,随着全球能源轉型和碳中和目标的推進,也将為光熱發電帶來新的市場機遇。
結語
敦煌光熱電站,這座矗立在大漠深處的“超級鏡子”,折射出的不僅是炙熱的陽光,更是中國新能源科技創新的耀眼光芒。
它的建成,标志着大陸在光熱發電領域已經跻身世界最先進行列,為全球太陽能高效開發利用提供了“中國方案”。
這座“會呼吸”的電站,每時每刻都在用鏡子聚光的魔力,将太陽的恩賜轉化為源源不斷的清潔電力,點亮萬家燈火,守護藍天白雲。
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