熔盐槽式太阳能光热发电技术特点及发展方向

熔盐槽式太阳能光热发电技术特点及发展方向

刘锦鹏

山东电力建设第三工程有限公司   山东  青岛   266000

摘要：随着全球能源危机和环境问题的日益严峻，可再生能源成为了当前全球关注的焦点。熔盐槽式太阳能光热发电技术作为一种重要的可再生能源利用方式，具有潜力巨大。本论文将对该技术的特点和未来发展方向进行阐述。

关键词：储热型光热电站；熔盐槽式；示范回路；槽式集热器；防凝

引言

随着全球对环境问题和能源安全的日益关注，可再生能源成为了当前全球能源发展的重要方向之一。在各种可再生能源技术中，太阳能光热发电作为一种广泛应用的技术之一，在能源转型和碳减排方面具有巨大潜力和优势。其中，熔盐槽式太阳能光热发电技术作为一种高温储热系统的典型代表，其特点和发展前景备受关注。

1、盐槽与油槽的对比

熔盐槽式太阳能光热发电技术和油槽式太阳能光热发电技术是两种常见的光热发电技术，它们在工作原理、热媒介和特点上存在一些区别。熔盐槽式光热发电技术采用熔融状态的盐类作为热媒介，通常使用的是硝酸钾和硝酸钠的混合物。而油槽式光热发电技术则使用高温液体有机油或者水/蒸汽作为热媒介。熔盐具有较好的热导性能，能够更有效地传递热能，从而提高了能量转化效率。相比之下，油类热媒介的热传导性能较差，限制了其在高温环境下的应用。熔盐槽通常能够承受高达600摄氏度以上的高温，适用于实现高温工质的储热和传输。而油槽的温度范围通常在300摄氏度以下。由于熔盐具有较高的燃点和闪点，相对于油类热媒介来说，在安全性上更有优势。同时，熔盐槽式光热发电系统还能够应对突发情况，如断电等，降低了事故风险。油槽式光热发电技术在建设成本上相对较低，但热损失较大，需要额外的热绝缘措施来保持温度稳定。而熔盐槽式技术由于热储存能力和高温稳定性的优势，在长期运营中可以实现更高的经济效益。选择熔盐槽式还是油槽式光热发电技术，要根据具体的项目需求、环境条件以及经济考虑来综合评估。

2、熔盐槽式发电系统

熔盐槽式发电系统是一种太阳能光热发电技术，利用熔盐媒介来收集、储存和转化太阳能为电能。熔盐槽式发电系统的核心是集热器，它通常由大量的聚光镜或聚光器组成，用于捕捉和集中太阳辐射。集热器将太阳能聚焦到一个集热管或吸热器上。集热器中的热能被传递给一个位于熔盐槽内的熔盐媒介。这个熔盐储热系统可以在高温条件下储存能量，以便在需要时提供稳定的热能供应。熔盐槽与蒸汽发生器之间通常会有一个换热器。这个换热器用来将热能从熔盐传递给水，生成高温高压的蒸汽。蒸汽发生器将高温高压的蒸汽从热能中提取出来，并通过驱动涡轮发电机产生电能。熔盐槽式发电系统还包括一些辅助设备，如泵、阀门和控制系统等。这些设备用于管理和控制熔盐的流动，以及监测和调节整个系统的运行状态。熔盐槽式发电系统的工作原理是利用太阳能光热集中在集热器上，再通过熔盐槽将热能储存起来。当需要产生电能时，熔盐释放出储存的热能，传递给蒸汽发生器产生高温高压的蒸汽，进而驱动涡轮发电机发电。这种系统可以通过储热技术实现24小时不间断的发电供应。

3、熔盐槽式集热器的发展方向

熔盐槽式集热器作为熔盐槽式太阳能光热发电系统的核心组件之一，其发展方向主要集中在提高光热能利用效率、降低成本以及增强可靠性。

3.1高效集热技术

高效集热技术是熔盐槽式太阳能光热发电系统中关键的技术之一，用于最大化地收集和利用太阳能。平板聚光集热技术通过使用大面积平板镜/聚光器将阳光聚焦在一个集热管或吸热器上，实现对太阳辐射的高度集中。抛物面聚光集热技术利用抛物面反射板将太阳光线聚焦在一个小区域上，形成高温区域。这种技术具有高度集中和高温特性。塔式聚光集热技术将多个镜子或聚光器围绕一个中央塔结构排列，使得太阳辐射可以在中央塔上集中。通常，在塔顶设有集热器以收集热量。自动跟踪技术通过使用传感器、电机和控制系统，实现集热器的自动追踪太阳轨迹，以最大化地捕捉太阳辐射，并保持高效的太阳能利用效率。多级集热技术结合了不同类型的集热器。通过将光线依次聚焦到不同的集热器上，可以有效地提高太阳能的光照利用效率。使用纳米涂层技术可以改善集热器表面的光吸收性能和光反射性能，增强对太阳能辐射的吸收，并减少能量的损失。这些高效集热技术可以单独应用或结合使用，以实现更高的能量转换效率和更好的发电性能。随着技术的不断进步和创新，高效集热技术将持续发展，为熔盐槽式太阳能光热发电系统带来更大的发展空间。

3.2新材料和涂层技术

新材料和涂层技术在熔盐槽式集热器的发展中起着重要的作用，可以提高集热器的光热吸收和反射特性，从而提高能量的转换效率。新型涂层材料可以增加集热器表面对太阳能辐射的吸收率，减少反射损失。例如，使用具有高黑度的黑色涂层可以显著提高吸热性能。利用特殊涂层材料可以有效地降低集热器的表面反射率，减少太阳能光的反射损失。这需要设计并选择能够在广泛波长范围内减小反射的材料。纳米结构材料提供了更大的比表面积，可以增强光热吸收和散热性能。例如，纳米颗粒的使用可以增加与太阳能辐射的相互作用，提高能量转换效率。在高温环境下，集热器需要使用高温耐受的材料。新型陶瓷材料和耐高温合金被广泛应用于集热器的设计中，使其能够承受高温条件下的运行。采用多层涂层结构可以实现更好的光吸收和热传导特性。通过调整不同层的厚度和成分，可以优化集热器表面对光热的效果，提高能量转换效率。由于集热器暴露在恶劣的气候条件下，例如高湿度和盐雾环境，因此使用高耐腐蚀性涂层技术能够延长集热器的使用寿命。

3.3热损失控制

热损失控制在熔盐槽式集热器的设计和运行中起着关键作用，它可以帮助提高能量利用效率，降低系统能量损失。在集热器的外部表面使用高性能隔热材料，例如绝热砖、隔热涂层等，可以减少热量的传导和辐射损失。这可以有效地降低集热器的冷却负荷和能量损失。确保集热器的密封性能良好，以防止热量通过泄漏口逸出。特别是在高温工作环境下，集热器需要进行有效的密封设计，以减少热损失。在熔盐槽式集热器中，渗漏现象会导致热盐流失和冷却效果下降。因此，通过设计合理的密封机制和经常进行检查和维护，可以控制渗漏，减少能量损失。集热器中的集热管是太阳能吸热的关键部分，因此需要采取措施来减少热量在集热管和周围环境之间的传导损失。例如，在集热管上使用隔热材料进行包覆，减少热量的散失。通过合理的系统运行和控制，可以最大限度地减少不必要的热损失。例如，及时清除集热器表面的灰尘和污垢，以保持光热吸收效果；根据实际需求调整集热器的工作温度和运行时间等。利用余热回收技术，将集热器中的余热转移到其他需要加热的介质中，以提高能量的利用效率。

结束语

总之，熔盐槽式集热器的发展方向主要关注于提高能量转换效率、降低成本、增强可靠性和灵活性，以推动熔盐槽式太阳能光热发电技术在可再生能源领域的广泛应用。

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