Pусский 
Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2026-01-15 Происхождение:Работает
В области производства солнечной энергии хорошо известная фотоэлектрическая (PV) технология уже широко распространена на крышах домов и на крупных электростанциях. Однако существует другая технология, которая использует высокую башню и тысячи зеркал для концентрации солнечного света в «суперлуч», который затем приводит в действие традиционную паровую турбину для выработки электроэнергии. Это концентрированная солнечная энергия (CSP) , в частности ее основная форма, известная как технология Solar Power Tower . В этой статье мы углубимся в то, как работают солнечные энергетические башни, и проведем четкое сравнение их основных отличий от традиционной фотоэлектрической генерации энергии.
Генерация солнечной энергии в башне представляет собой процесс преобразования «Свет-Тепло-Электричество» . Его основной принцип состоит в том, чтобы преобразовать солнечное излучение в тепловую энергию через крупномасштабное зеркальное поле, использовать это тепло для производства пара и привести в действие паровой турбогенератор для производства электричества, в конечном итоге реализуя путь преобразования энергии: «Энергия света → Тепловая энергия → Механическая энергия → Электрическая энергия».
Типичная установка Solar Power Tower в основном состоит из трех основных систем:
Система концентрации и сбора тепла
Ядро: приемник на вершине башни и тысячи гелиостатов (зеркал) , расположенных вокруг него.
Процесс: Каждый гелиостат действует как точный «подсолнух», используя двухосную систему слежения для отражения и точной фокусировки солнечного света на приемник на вершине башни, высота которой может достигать более ста метров.
Система теплового хранения и теплообмена
Основная среда: обычно используется расплавленная соль (смесь нитрата натрия и нитрата калия). Расплавленная соль нагревается концентрированным солнечным светом внутри приемника до температуры, превышающей 500-600°C..
Преимущество хранения: нагретая расплавленная соль течет в горячий резервуар для хранения, образуя массивную «тепловую батарею». Во время выработки электроэнергии горячая соль выделяет тепло для производства пара, затем возвращается в холодный резервуар для хранения, завершая цикл.
Система производства электроэнергии
Подобно традиционным тепловым или атомным электростанциям, он использует тепло расплавленной соли для создания высокотемпературного пара под высоким давлением, который приводит в движение паровую турбогенераторную установку . Это одно из самых фундаментальных отличий от фотоэлектрических систем — в конечном итоге они вырабатывают электроэнергию переменного тока (AC), которая идеально синхронизирована с электросетью.
Чтобы понять более интуитивно, мы можем всесторонне сравнить их по следующим параметрам:
Сравнительный размер | Солнечная энергетическая башня (CSP) | Традиционная фотоэлектрическая (PV) энергия |
Основной технологический путь | Свет → Тепло → Электричество | Свет → Электричество |
Принцип работы | Концентрирует свет для производства высокотемпературного тепла, приводящего в движение тепловой двигатель (паровую турбину). Это термодинамический процесс. | Фотоны возбуждают полупроводниковый материал (например, кремний) для создания электронно-дырочных пар, генерирующих напряжение. Он основан на квантово-физическом фотоэлектрическом эффекте.. |
Метод хранения энергии | По своей сути представляет собой недорогое крупномасштабное теплоаккумулирующее устройство (от нескольких часов до более десяти часов), обеспечивающее непрерывную, стабильную выработку электроэнергии днем и ночью с возможностью диспетчеризации мощности. | Электричество должно полагаться на внешние аккумуляторные системы хранения энергии (BESS) . Крупномасштабное хранение электроэнергии обходится дорого, а фотоэлектрические батареи обычно действуют как источник прерывистого питания. |
Характеристики интеграции сети | Выдает стабильную, управляемую, синхронную мощность переменного тока с инерцией вращения , повышающую стабильность сети. Это высококачественный, экологически безопасный источник питания.. | Выдает мощность постоянного тока, требующую преобразования инверторов в переменный ток. Это прерывистый/переменный источник питания ; крупномасштабная интеграция требует поддержки пиковых ресурсов. |
Эффективность преобразования энергии | Относительно высокая общая эффективность системы (около 15–20%), улучшающаяся по мере масштабирования. Потери энергии в цикле накопления тепла невелики. | Высокий КПД одного модуля (коммерческие кремниевые модули ~20-23%), но на общую эффективность системы влияют температура, пыль и т. д. |
Земельные и водные ресурсы | Высокая плотность энергии, но для зеркал необходимо пространство, что приводит к увеличению использования земли на единицу произведенной электроэнергии ; паровой цикл требует некоторого количества охлаждающей воды. | Гибкая планировка, относительно меньшая занимаемая площадь на единицу установленной мощности; при работе практически не потребляется вода. |
Адаптивность к климату | Опирается на высокую прямую нормальную освещенность (DNI) , предлагая явные преимущества в солнечных и засушливых регионах; очень плохо использует рассеянный солнечный свет. | Может использовать как прямой, так и рассеянный солнечный свет, по-прежнему может генерировать электроэнергию в облачных и влажных регионах, обеспечивая более широкую адаптируемость. |
Основное оборудование | Гелиостатное поле, приемная башня, система термоаккумулирования расплавленной соли, паровая турбогенераторная установка, теплообменники и т. д. | Фотоэлектрические модули, инверторы, монтажные конструкции, объединительные коробки и т. д. |
Зрелость технологии и стоимость | Технологически сложный, высокие первоначальные капитальные затраты , длительный срок строительства. Однако благодаря интегрированному хранению приведенная стоимость энергии (LCOE) может быть конкурентоспособной в течение длительного срока службы. | Высокоразвитая технология, обширная индустриализация, низкие первоначальные капитальные затраты , быстрая установка, в настоящее время являются абсолютным мейнстримом рынка. |
Солнечная энергетическая башня (CSP) и фотоэлектрическая (PV) электростанция — это не простые заменители, а скорее взаимодополняющие и синергетические технологические пути:
PV Power — это модель распределенного и гибкого развертывания , подходящая для быстрого строительства в различных местах. Это авангард увеличения проникновения возобновляемых источников энергии.
CSP (Tower) — это решение для централизованного и диспетчеризируемого электропитания базовой нагрузки . Его мощные возможности хранения и генерации тепла могут эффективно решить проблему прерывистости солнечной энергии, обеспечивая стабильное, чистое электричество в сеть и выступая в качестве «стабилизатора» при построении новых энергосистем.
Для отрасли энергетического оборудования эти две технологии также предъявляют разные требования:
Фотоэлектрические электростанции требуют большого количества обычных повышающих трансформаторов контейнерного типа для повышения напряжения с выхода инвертора до уровня сети.
Башенные солнечные электростанции больше напоминают традиционные тепловые электростанции. Их электрические системы требуют полного набора сложного и высоконадежного оборудования для преобразования энергии, начиная от трансформаторов возбуждения на выходе генератора и вспомогательных/служебных трансформаторов до больших главных повышающих трансформаторов..
По мере углубления глобального энергетического перехода, технологии долговременного хранения энергии , которые являются одновременно экологически чистыми и экономичными, приобретут важное значение. В этом контексте технология Solar Power Tower с присущим ей преимуществом «встроенного накопления тепла» может занять уникальную и важную позицию в будущем энергетическом ландшафте.
