蒸気タービン太陽光発電所。スキーム、説明

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蒸気タービン太陽光発電所。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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70世紀の3.2年代に、クリミアのソ連とカリフォルニアの米国が蒸気タービン太陽光発電所を建設した。その構造は図に概略的に示されている。 2. ボイラー 3 はタワー 1 に設置されており、ヘリオスタットミラーによって地表の数ヘクタールから集められた太陽放射がタワー 510 に集光されます。ヘリオスタット XNUMX は、空を横切る太陽の動きを追跡します。各ヘリオスタットの鏡は面積数平方メートルで、太陽光線をボイラーユニットの熱交換器の壁に当て、最高 XNUMX°C の温度の蒸気を生成します。

蒸気ラインは 5 つの蒸気をタービン室に運び、そこで従来の蒸気タービンサイクルで電気が生成されます。この設備には、蓄熱器 4 が設置されています。これは、砕石が詰められた数千 m3 の容積の容器で、日射量が最大になる時間帯に「熱い」蒸気で加熱され、日没後に熱を放出します。

蒸気タービン太陽光発電所
図3.2。 SES 図: 1 - ヘリオスタット。 2 - タワー。 3 - ソーラーボイラー; 4 - 蓄熱器。 5 - ライブ蒸気パイプライン。 6 - 給水パイプライン

SPP蒸気発生器によって吸収される熱の総量は

、W、（3.4）

どこ - 日射使用の効率係数（0,35.0,5〜2の範囲で変化します）、n - ヘリオスタットの数、F - 2つのヘリオスタットのミラーの面積、mXNUMX、I - 日射の強度、W / mXNUMX。

ランキンサイクルの蒸気タービンプラントでXNUMXキログラムの蒸気によって行われる仕事は

kJ / kg、

熱効率

(3.5)

どこで₁ - 生きている蒸気のエンタルピー、h - タービンで排出される蒸気のエンタルピー (水蒸気の h - s 線図から決定)、h_к - 凝縮液のエンタルピー (水と水蒸気の熱力学特性の表から決定)。

蒸気タービンSPPの理論出力は次のようになります。

W、（3.6）

どこはタービンの相対的な内部効率です。 - 発電機の効率（0,92.0,96以内）。太陽光発電所の実際の電力は、それ自身の必要性（ポンプ駆動など）のためのエネルギー消費のため、理論値よりも少なくなります。

蒸気タービン太陽光発電所は、主に自動ヘリオスタットミラーのコストが高いため、資本コストが高いという特徴があります。 Solar-1 タワー SPP およびクリミア SPP の 1 キロワットの設備容量のコストは、従来の設備の一般的なコストの 10 倍以上です。 1985 年に米国で導入された別の技術的解決策は、より経済的であることが判明しました。ここでは、高価なガラス鏡であるヘリオスタットの代わりに、直径1,5メートルのフープに張られた金属コーティングされたフィルムが使用されています。フィルムの下に真空を作り出すことで、放物線状の形状を作り出します。これらの凹面鏡は、蒸気タービンプラントの給水が加熱され蒸発するチューブに太陽放射を集中させます。したがって、この太陽光発電所には蒸気発生器タンクを備えた塔は必要ありません。 1 キロワットの設備容量のコストは、Solar-4 と比較して XNUMX 倍削減され、生成されるエネルギーのキロワット時あたりのコストは、石炭火力発電所の典型的なコストに近づいています。

アルメリア SPP (スペイン) では、太陽塔の頂上にある蒸気発生器の一次回路の冷却材として液体ナトリウムが使用され、第 800 回路では普通の水が使用されています。ドイツで開発された SES バージョンでは、太陽光線が圧縮空気を XNUMX°C まで加熱し、ガスタービンを駆動します。ガスタービンユニットで排出される空気からの熱は、蒸気タービンサイクルで使用されます。その結果、太陽光の熱の利用効率が高まります。

フランスとイタリアでは、さまざまな容量の蒸気タービン太陽光発電所が多数建設されています。 SPP プロジェクトは、作動流体がヘリウムである密閉型ガスタービンユニットを使用して開発されています。タービン前のヘリウム冷却材のパラメータ: 温度約 600°C、圧力 0,8 MPa。設備の設計効率は約 25% です。

著者: ラベイシュ V.G.

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