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藏在“镜子”里的发电站

来源:科普时报2023-09-18 10:57

  平面镜可以帮我们整理装束和面容,凸面镜让物体看起来变小,凹面镜让物体看起来放大。那么,如果说镜子还有一个不寻常的作用——发电,你能相信吗?

  敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站,由35面凹面镜、12000多面定日镜汇聚而成,可以聚集并精准反射太阳光线。这就是我们要探寻的“秘镜基地”。

  那么,这些镜子究竟是如何发电的呢?人们是不是联想到小时候拿着镜子反射太阳光线?没错,你已经猜中了一个开头。其实,完成这个过程需要追光、吸热、发电、循环等4个环节。

  探寻“秘镜”背后的科学

  利用太阳光线,首先要选择一个日照条件好的地方。甘肃敦煌是中国太阳辐射量最高的区域之一,太阳能年辐射量是全国平均水平的1.28倍。

  地方选好了,怎样把光照变成电呢?我们需要建一座高耸的吸热塔,塔顶安装热吸收装置,吸热器里储存了大量的熔盐。这种盐可不是我们平日吃的盐,而是一种工业盐,它具有熔点低、储热强、还不贵的特点。接下来,12000多面定日镜以同心圆状围绕着吸热塔,一起将阳光汇聚在塔顶的接收机上,并且每一面定日镜都像一朵巨大的向日葵,可以跟随太阳自动调整镜面角度,使反射光精准射向吸热器。

  当光线聚焦到吸热器上时,熔盐会被加热到摄氏600多度,就会融化成液态流入下方的热盐罐中。当需要发电时,我们就把热盐罐中熔盐和水箱中的水一起打入蒸汽发生器。水在吸收熔盐的热能后变成高温高压的水蒸气,驱动汽轮机发电,也就是我们熟知的“烧开水”发电。

  最后,释放热能的熔盐回到冷盐罐,再重新返回顶部的吸热器中,等待下一轮发电。这就是“镜子”发电的全过程,其实它是利用镜子来实现光热发电。

  光热发电具有独特优势

  光热发电具有清洁、稳定、高效的优势。它完全利用太阳能,不需要消耗煤炭、石油等化石能源,重要的是熔盐和水资源还能重复利用。同样是发一度电,光热发电所产生的二氧化碳几乎是目前所有主流发电方式中最低的,仅为火力发电的1/50,光伏发电的1/6。

  像风力发电,产生的电量也会随风力大小波动,而光伏发电,就要看天吃饭,到了夜晚更是无法发电。那么,光热发电如何突破新能源发电的随机性和波动性呢?答案就在可以储热的熔盐储罐中。它就是光热发电的“蓄电池”“充电宝”,在没有太阳光热的时候可以从熔盐罐中提取热熔盐来“烧开水”,实现24小时可持续发电,即便到了晚上,“秘镜基地”还可以满负荷发电11个小时。

  2019年6月,“秘镜基地”已实现满负荷发电,年设计发电量3.9亿度,相当于可以保证我们现在所处的海宁市所有家庭半年的用电量。

  这就是我们今天所探寻的“秘镜基地”,也是目前全球聚光规模最大、吸热塔最高、建设周期最短、可24小时连续发电的光热电站——敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站。作者:林炜炜

[ 责编:张梦凡 ]
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