集成太阳能如何工作？

本文首次发表在RenewEconomy上

位于内华达州沙漠Tonopah镇附近的110MW Crescent Dunes太阳能发电厂将成为迄今为止最大的太阳能塔发电厂，并已建成综合储能设施。

但是到底是什么呢？存储实际上是做什么的？以及它如何运作？

让我们从塔开始。太阳能热或集中式太阳能的保护下有许多不同的技术。这些包括紧凑的线性菲涅尔反射镜和抛物线形波谷。

太阳塔使用定日镜（或双轴太阳跟踪镜）将太阳的热量反射到单个接收点上。该技术之所以受到青睐，是因为它比其他技术产生更多的热量，具有巨大的规模经济性，并且可以集成存储。

该热量可用于工业过程，例如蒸汽生产以及发电。通常，产生的热量越多，工厂的效率就越高。

定日镜跟踪白天的太阳运动。在SolarReserve的Crescent Dunes工厂中，该工厂将占地600公顷，约有10,340个定日镜（每个115平方米），玻璃总面积约为100万平方米。

以新月沙丘为例，接收器（以及太阳跟踪算法）是从Rocketdyne开发的火箭发动机推进技术衍生而来的，Rocketdyne现在是Aerojet的子公司。

与其他直接加热水以产生蒸汽并驱动涡轮的太阳能塔不同，新月沙丘工厂将加热熔盐，熔盐通过管道输送到塔顶的接收器，该接收器高180m。

使用两个储罐。冷罐将盐储存在280°C的温度下，抽到塔顶，在塔顶通过接收器循环，盐的温度降至565°C，然后通过管道输送回热储存罐。

在那里，能量被存储起来以备后用或立即释放到热交换器中，该热交换器产生的蒸汽为标准蒸汽发生器提供动力。

这是工厂的示意图。

汤姆·吉尔吉斯（Tom Georgis）说，在内华达州，新月沙丘工厂将全天捕获并存储太阳的能量，因为公用事业公司不希望该工厂在早上发电。

这是该技术优势的关键-可以按照客户想要的任何方式进行改造。为了强调这一点以及可调度的无排放能源的价值，SolarReserve展示了太阳能光伏电站的输出是什么样的，然后是风力，它每天都在变化，并且带有存储的太阳能塔式发电厂可以提供什么。

在托诺帕（Tonopah），该工厂将以110MW的容量存储10小时，并且将平均在中午和午夜之间按合同交货。“一小时”的存储意味着工厂仅使用存储的能量就可以满负荷运行一小时。

它可能安装了更大的涡轮机，但存储容量较小，或者安装了较小的涡轮机，但存储容量更大。50MW的涡轮机意味着可以存储20-24小时，并且能够产生24/7的基本负载功率。虽然，Georgis指出，您不需要24小时的存储即可进行24小时的基本负荷，因为当阳光明媚时，可以同时存储和产生能量。

乔治斯说，工厂分为三个关键阶段：

在第1阶段的早晨，它将收集和存储太阳的能量；在第2阶段（下午），它将开始生成，将盐释放到热交换器中，并继续释放冷盐以进行再循环。它正在发电，但仍在收集和存储。在第3阶段（晚上），它将不再收集任何能量，而是从盐中存储的能量中发电。

这是SolarReserve在网站上解释该技术的方式：

SolarReserve的技术通常称为集中太阳能（CSP），它使用数千个镜子将太阳光反射并聚集到中心点以产生热量，而热量又被用来发电。

在1,500英亩的土地上有超过1万个称为定日镜的跟踪镜，在那里它们将阳光反射并聚集到一个大型热交换器上，该热交换器称为接收器，位于550英尺高的塔顶上。

在接收器内，流体流经形成外壁的管道；这种液体吸收了聚集的阳光中的热量。在SolarReserve的技术中，使用的流体是熔融盐，熔融盐从500华氏度加热到1000华氏度以上。

熔融盐是一种理想的吸热介质，因为即使在高于华氏1000度的温度下，它也能保持液态，从而使系统在低压下运行，以方便进行能量收集和存储。熔融盐通过接收器后，再向下流到塔内的管道中，进入储热罐，在储罐中，能量以高温熔融盐的形式存储，直到需要用电为止。

SolarReserve的技术利用液态熔融盐作为能量收集和存储机制，从而使能量收集与发电分离。当公用事业公司在白天或晚上需要用电时，高温的熔融盐会流入蒸汽发生器，因为水是从储水罐中抽出的，以产生蒸汽。

一旦使用热盐产生蒸汽，冷却的熔融盐就会通过管道输送回冷盐储罐，然后在该储罐中流回储罐，并随着过程的继续进行重新加热。

在使用蒸汽驱动蒸汽轮机之后，蒸汽会凝结成水，然后返回到储水箱，在需要时它将在此流回蒸汽发生器。熔融盐通过蒸汽发生器后，会流回冷罐，并在整个项目生命周期内重复使用。热熔盐产生高质量的过热蒸汽，以最大的效率驱动标准的蒸汽轮机，从而在需求高峰时段产生可靠的，非间歇性的电力。

蒸汽产生过程与常规天然气，燃煤或核电厂中使用的过程相同，不同之处在于，它是100％可再生的，有害排放或废物为零。SolarReserve的工厂即使在天黑后也能从可再生能源（太阳）提供按需，可靠的电力。