2020年10月,一座設(shè)計功率950兆瓦的熔鹽塔式光熱發(fā)電站在迪拜落成,成為了世界上最大的熔鹽塔式光熱發(fā)電站。
相比其它新能源發(fā)電站而言,熔鹽塔式光熱發(fā)電站看起來不僅科技感滿滿,更是蔚為壯觀,它的主體結(jié)構(gòu)就是由一座高塔和大量環(huán)繞高塔的鏡子所組成,而這樣的建筑,中國也有一個,而且早在2018年就已經(jīng)落成了。
中國的這座熔鹽塔式光熱發(fā)電站建設(shè)于敦煌戈壁,是亞洲第一個熔鹽塔式光熱發(fā)電站,雖然從設(shè)計功率上來講,要比迪拜的大家伙小得多,僅有100兆瓦,但仍可以滿足超過8萬戶家庭的用電需求,而且就外觀而言,同樣充滿了科技之美,無疑是戈壁灘上的一景。這座光熱發(fā)電站的主體結(jié)構(gòu)由一座260米高的集熱塔和12000枚鏡子組成,那么這個裝置到底是如何利用鏡子來進行發(fā)電的呢?

熔鹽塔式光熱發(fā)電站的原理其實很好解釋,就是把光能轉(zhuǎn)化為熱能并存儲起來,用以發(fā)電。
乍一看,它與傳統(tǒng)的太陽能光伏發(fā)電似乎相近,但實際上差別很大,優(yōu)勢也很大。熔鹽塔式光熱發(fā)電站所使用的鏡子并不是普通的鏡子,它有一個專用的名稱,叫做“定日鏡”,定日鏡是凹面的,它可以跟隨光的移動來進行轉(zhuǎn)動,并把照射到鏡子上的光準(zhǔn)確地反射到中間的集熱塔之上。
那么集熱塔是如何把熱量存儲起來的呢?這就要說集熱塔之中的熔鹽物質(zhì)了,這個熔鹽并不是巖漿,但卻又類似于巖漿,它的主要組成成分就是硝酸鉀和亞硝酸鈉,這些鹽類物質(zhì)形態(tài)非常穩(wěn)定,在290度到565度之間都可以保持可流動的熔融狀態(tài)。為了將高溫熔鹽物質(zhì)和低溫熔鹽物質(zhì)區(qū)別開來,在集熱塔的兩側(cè)分別配備了一個低溫罐和一個高溫罐。

低溫罐之中存儲著溫度為290度的熔巖物質(zhì),當(dāng)定日鏡將光發(fā)射到集熱塔上后,低溫罐會將290度的熔鹽物質(zhì)送到集熱塔中,這些熔鹽物質(zhì)在吸收熱量的過程中逐漸升溫,當(dāng)溫度接近565度時,壓縮泵會將它們抽到高溫罐里進行儲存。
在準(zhǔn)備發(fā)電時,高溫罐內(nèi)的熔鹽物質(zhì)會被送到蒸氣室之中,然后就開始燒開水了,水吸收熱量產(chǎn)生蒸汽,蒸汽推動汽輪機運轉(zhuǎn),電就產(chǎn)生了。熔鹽物質(zhì)將熱量傳遞給了水,自身的溫度又下降到了接近290度,于是它們被抽回低溫泵,再次進入集熱塔收集熱量。這就是熔鹽塔式光熱發(fā)電站的基本原理,明白了它的原理,也就看出了它與傳統(tǒng)的太陽能光伏發(fā)電之間的區(qū)別,這個區(qū)別就是光熱發(fā)電站解決了能量的存儲問題。

由于熔鹽塔式光熱發(fā)電站可以通過熔鹽物質(zhì)將熱量儲存起來,所以它的電力輸出十分穩(wěn)定,又不受制于晝夜更迭和天氣變化,可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)電方式,而太陽能光伏發(fā)電則完全是靠天吃飯,而且只能即采即用,所以只能作為一種補充電力。
那么為什么太陽能光伏發(fā)電不能夠進行電力存儲呢?因為成本太高了,如果要給一座光伏太陽能發(fā)電站配備相應(yīng)的電力存儲設(shè)備,造價至少要提高10倍。是不是有些吃驚?但這一點也不夸張。因為要將光伏太陽能發(fā)電站所產(chǎn)出的電力存儲起來就必須要使用蓄電池,而與光伏太陽能板相對應(yīng)的鋰電池的造價大約是太陽能板的2倍,但問題是鋰電池的使用壽命遠不能和太陽能板相比。現(xiàn)在生產(chǎn)的太陽能板的壽命都在25年以上,而鋰電池能夠堅持5年已經(jīng)是極限了。
鋰電池的造價本就是太陽能板的2倍,而且在光伏太陽能板使用期限還要進行5次更換,這樣算下來,造價一下就提高了10倍,而這還是非常保守的估計。
相比傳統(tǒng)的光伏太陽能發(fā)電站而言,熔鹽塔式光熱發(fā)電站的優(yōu)勢是一目了然的,它利用熔鹽物質(zhì)將熱量儲存起來,何時接到用電指令,何時發(fā)電,所以它不僅優(yōu)于太陽能光伏發(fā)電站,甚至比風(fēng)能發(fā)電、水能發(fā)電都要更加優(yōu)秀,那么如此優(yōu)秀的新能源,為什么沒有大規(guī)模普及呢?因為相比傳統(tǒng)的發(fā)電方式而言,熔鹽塔式光熱發(fā)電站的建造成本還是相對較高的,這阻礙了它短期內(nèi)的迅速普及,但未來隨著科學(xué)的不斷進步以及技術(shù)的不斷革新,建造成本也會相應(yīng)下降,所以熔鹽塔式光熱發(fā)電方式很有成為未來主流發(fā)電方式的潛力。