汽轮机太阳能发电厂。方案、说明

蒸汽轮机太阳能发电厂。无线电电子电气工程百科全书

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70世纪3.2年代，苏联在克里米亚和美国在加利福尼亚建设了蒸汽轮机太阳能发电厂，其装置示意图如图2所示。 3. 锅炉 1 安装在塔 510 上，其上聚焦太阳辐射，通过定日镜从地球表面几公顷的区域收集太阳辐射。定日镜 XNUMX 跟踪太阳在天空中的运动。每个定日镜面积达数平方米的镜子将太阳光线引导到锅炉单元热交换器的壁上，其中产生温度高达XNUMX°C的蒸汽。

蒸汽管道5将蒸汽输送至汽轮机大厅，在那里以传统的汽轮机循环产生电力。该装置具有蓄热器4——一个体积为几千立方米的容器，里面装满了碎石，在太阳辐射强度最大的时间里由“热”蒸汽加热，并在日落后放出热量。

汽轮机太阳能发电厂
图3.2。 SES方案：1-定日镜； 2 - 塔； 3-太阳能锅炉； 4——蓄热器； 5——活蒸汽管道； 6-给水管道

SPP蒸汽发生器吸收的总热量为

, W, (3.4)

哪里 - 太阳辐射效率系数（0,35.0,5...2范围内变化），n - 定日镜数量，F - 一个定日镜镜面面积，m2，I - 太阳辐射强度，W/mXNUMX。

在朗肯循环中，一公斤蒸汽在汽轮机设备中所做的功是

千焦/公斤，

热效率

(3.5)

其中 h₁ - 新鲜蒸汽的热函，h - 涡轮机中排出的蒸汽的热函（由 h - s 蒸汽图确定），h_к - 冷凝水的焓（根据水和蒸汽的热力学特性表确定）。

汽轮机 SPP 的理论功率为

周二，（3.6）

哪里是涡轮的相对内部效率， - 发电机的效率（0,92.0,96 以内）。由于自身需要（水泵驱动等）的能源消耗，太阳能电站的实际功率小于理论功率。

蒸汽轮机太阳能发电厂的特点是资本成本高，这主要是由于自动化定日镜的成本高。 Solar-1 塔式太阳能发电厂以及克里米亚太阳能发电厂 1 千瓦装机容量的成本比传统装置的典型成本高出 10 倍以上。另一种技术解决方案于 1985 年在美国实施，结果证明更为经济。这里没有使用昂贵的玻璃镜 - 定日镜，而是使用金属涂层薄膜，将其拉伸在直径 1,5 米的箍上。通过在薄膜下形成真空，他们使其呈现抛物线形状。这些凹面镜将太阳辐射聚焦到蒸汽轮机给水被加热和蒸发的管道上。因此，该 SPP 不需要带有蒸汽发生器罐的塔。与Solar-1相比，每千瓦装机成本降低了4倍，每千瓦时发电成本已接近燃煤电厂的特性。

在SPP“阿尔梅里亚”（西班牙），太阳能塔顶部蒸汽发生器的一次回路使用液态钠作为冷却剂，二次回路使用普通水。在德国开发的 SES 变体中，太阳光线将压缩空气加热至 800°C，从而驱动燃气轮机。燃气轮机装置中排出的空气热量随后用于蒸汽轮机循环。结果，提高了利用太阳光热量的效率。

法国和意大利建设了一批不同容量的汽轮机太阳能发电厂。正在开发采用封闭式燃气轮机装置的 SES 项目，其中氦气为工作流体。涡轮前氦冷却剂参数：温度约600℃，压力0,8MPa；机组设计效率约为25%。

作者：Labeish V.G.

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