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太阳是一个天然发电厂


强大的真空技术和可靠的密封性控制可提升太阳能接收器的效率

说到太阳能发电,人们最常想到的是光伏系统。然而,近年来,可替代光伏系统的集中式太阳能发电系统变得越来越普及。在采用集中式太阳能发电系统的发电厂中,集中器系统会聚集阳光并将阳光收集到吸收器管道上。然后,这些吸收器或接收器中的传热流体会将能量传输至一台与发电机相连的涡轮机。

此类发电厂通常位于直射太阳辐射强度较高的地区,例如:西班牙、美国(加利福尼亚州和亚利桑那州)和北非(摩洛哥)。近年来,此类设施越来越多,遍布世界各地,包括印度、以色列、阿拉伯半岛、南非、澳大利亚和中国。

技术

各种集中器技术均采用抛物面形槽、太阳能塔,菲涅尔反射镜以及使用太阳能和合成气作为能源的混合系统。大多数设施均使用抛物面槽。在抛物面槽式太阳能热电厂内,抛物面形的反射镜可将太阳辐射集中在位于反射器焦点处的吸收器管(即所谓的接收器)中。导热油或熔盐之类的传热流体会穿过接收器(见图 1)。多台接收器通过串联方式连接,可将传热流体引入发电厂集热器内的蒸汽轮机。发电厂内的其他集热器可以补偿太阳辐射的突然波动,保证发电厂在夜间也能正常运行。

可以规划建设一座配备集热器的太阳能热电厂,因为这样一来,能源生产就可以与能耗和/或网络负荷相适应。通过这种方式获得的热量被抽出,然后通过热交换器在蒸汽轮机中用于发电。抛物面槽技术是一种久经考验的成熟技术,因效率高、可靠性高和发电成本较低而在同类技术中脱颖而出。

为何需要真空?

真空是影响发电厂效率的一种决定性因素:为了确保已获得的热量不会发生损耗,必须抽空接收器(或集热器)中的空气来实现真空隔热。接收器由一条空心玻璃管和一条内钢管组成。在温度发生变化的情况下,这种设计可以通过挠性波纹管来平衡玻璃和钢的不同热膨胀系数。必须对传热钢管进行隔热处理,同时还不能限制太阳辐射。这种真空隔热方法的原理类似于保温壶,具有较高阳光透射率的特殊玻璃和两条管道上的特殊涂层可显著减少辐射和对流损耗。

抽真空是在一个炉子中进行的,其中,长度通常为 4-5 米的接收器结构与泵站相连。接收器通过螺纹接头与泵相连。从真空技术的角度来看,螺纹接头的直径应尽可能大,这样才能在抽真空的过程中尽量减少传导损耗。

尽管如此,仍然需要将玻璃接头熔掉才能确保接收器管的密封性。在考虑接头尺寸时必须采用折衷方案,这会导致接头处的有效抽气速度受到限制以及热处理的时间较长。在这道工序中需要对接收器材料的表面进行脱气处理,将长期运行过程中的解吸气体负荷降至最低。

对压力有何要求?

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