平面鏡可以幫我們整理裝束和面容,凸面鏡讓物體看起來變小,凹面鏡讓物體看起來放大。那么,如果說鏡子還有一個不尋常的作用——發電,你能相信嗎?
敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站,由35面凹面鏡、12000多面定日鏡匯聚而成,可以聚集并精準反射太陽光線。這就是我們要探尋的“秘鏡基地”。
那么,這些鏡子究竟是如何發電的呢?人們是不是聯想到小時候拿著鏡子反射太陽光線?沒錯,你已經猜中了一個開頭。其實,完成這個過程需要追光、吸熱、發電、循環等4個環節。
探尋“秘鏡”背后的科學
利用太陽光線,首先要選擇一個日照條件好的地方。甘肅敦煌是中國太陽輻射量最高的區域之一,太陽能年輻射量是全國平均水平的1.28倍。
地方選好了,怎樣把光照變成電呢?我們需要建一座高聳的吸熱塔,塔頂安裝熱吸收裝置,吸熱器里儲存了大量的熔鹽。這種鹽可不是我們平日吃的鹽,而是一種工業鹽,它具有熔點低、儲熱強、還不貴的特點。接下來,12000多面定日鏡以同心圓狀圍繞著吸熱塔,一起將陽光匯聚在塔頂的接收機上,并且每一面定日鏡都像一朵巨大的向日葵,可以跟隨太陽自動調整鏡面角度,使反射光精準射向吸熱器。
當光線聚焦到吸熱器上時,熔鹽會被加熱到攝氏600多度,就會融化成液態流入下方的熱鹽罐中。當需要發電時,我們就把熱鹽罐中熔鹽和水箱中的水一起打入蒸汽發生器。水在吸收熔鹽的熱能后變成高溫高壓的水蒸氣,驅動汽輪機發電,也就是我們熟知的“燒開水”發電。
最后,釋放熱能的熔鹽回到冷鹽罐,再重新返回頂部的吸熱器中,等待下一輪發電。這就是“鏡子”發電的全過程,其實它是利用鏡子來實現光熱發電。
光熱發電具有獨特優勢
光熱發電具有清潔、穩定、高效的優勢。它完全利用太陽能,不需要消耗煤炭、石油等化石能源,重要的是熔鹽和水資源還能重復利用。同樣是發一度電,光熱發電所產生的二氧化碳幾乎是目前所有主流發電方式中最低的,僅為火力發電的1/50,光伏發電的1/6。
像風力發電,產生的電量也會隨風力大小波動,而光伏發電,就要看天吃飯,到了夜晚更是無法發電。那么,光熱發電如何突破新能源發電的隨機性和波動性呢?答案就在可以儲熱的熔鹽儲罐中。它就是光熱發電的“蓄電池”“充電寶”,在沒有太陽光熱的時候可以從熔鹽罐中提取熱熔鹽來“燒開水”,實現24小時可持續發電,即便到了晚上,“秘鏡基地”還可以滿負荷發電11個小時。
2019年6月,“秘鏡基地”已實現滿負荷發電,年設計發電量3.9億度,相當于可以保證我們現在所處的海寧市所有家庭半年的用電量。
這就是我們今天所探尋的“秘鏡基地”,也是目前全球聚光規模最大、吸熱塔最高、建設周期最短、可24小時連續發電的光熱電站——敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站。