趣聊光热发电 | 阳光白白浪费，不如建个电站烧开水？

咱们看到下图，脑际中会想到什么呢？是科幻电影《来临》中的外星飞船？仍是游戏《红色警戒》中的光棱塔？其实，它是一种运用太阳热量来发电的设备，叫做太阳能热电站，又名光热电站。

充溢科幻感觉的光热电站

运用太阳，从放大镜开端

或许许多人对这个概念很生疏，但是，关于太阳热量的运用，却是人们日子中很天然，很陈旧的行为：小时分，咱们或许都做过这样的游戏，悄悄拿出家里的放大镜集合阳光，点着白纸；后来，地舆教师告知咱们，在太阳直射面上，每平方米承受的太阳辐射功率约等于1367瓦，这个数叫做太阳常数。这个功率足以煮沸一个火锅，约等于两个浴霸的功率。

太阳常数，单位面积遭到笔直入射的均匀太阳辐射强度

如此可观而清洁的能量，人类天然要开动脑筋想办法把它运用起来：我国乡村以及西北区域常见的“太阳灶”，便是一种解法。它的外观类似于半球型（其实是旋转抛物面）的锅，能够反射会聚阳光，会聚点的温度有时乃至能到达400摄氏度，足以供烧水烧菜之用。

现在许多城市居民，也会在楼顶设备太阳能热水器烧水洗澡。这种运用方法便利，成本低，却有清楚明了的坏处：关于太阳灶来说，它规划规划小，只会集在家庭运用；因为太阳灶只能手动盯梢太阳的移动方向，又缺少有用的储热体系，因而能量运用率相对较低。

这种简易的太阳灶用来烧热狗是够了

所以，另一种思路呈现了，便是直接将光能转化为电能，即光伏电池。运用一些半导体遭到光照能发生电流的原理，将光伏电池组成光伏电站，是现在最常见的大规划运用太阳能方法，我国也是光伏发电的大国、强国。光伏电站能在发电阶段做到清洁无污染，还能够设备在建筑物房顶，乃至细巧的电子产品上，遭到商场的喜欢。

光伏电站能够连绵千米，蔚为壮观

但是，光伏宣布的电是直流电，电网中是交流电，因而需求逆变成交流电才能为电网所运用。在转化的进程中，会发生高于电网交流电频率的电波，简略对电网电能质量构成污染。一起，光伏电站的发电功率不高，仅有10%-16%（在逐步进步），占地上积还大。光伏面板的制作进程，也会构成不同程度的污染，所以说光伏电站也不是运用太阳能发电的“仅有解”。

聚光蓄能，煮水发电

有鉴于此，研究人员开端从头审视第一条计划，已然太阳灶规划小，能量运用率低，那么把它的规划扩展一些，让反射镜跟着太阳移动来转，再添加储热体系，能量运用率不就进步了？假如能把热能转化为电能，岂不是既清洁又节省化石燃料？所以，太阳能热电站，又名光热电站，就应运而生了。

为了了解光热电站的作业原理，咱们先来看看它的结构：中心那个像柱子形状的东西，叫集热塔，它周围的光柱便是由地上上镜子反射的太阳光。地上上反射阳光的镜子，也叫聚光器、反射镜或许定日镜。

依据结构差异，一般有塔式、槽式、碟式、菲涅尔式等技能路途

当然，光热电站的集热设备，或许会有所不同，但不管外形怎样改变，实质上原理都是相同的：经过调整地上镜子视点，使得电站这一片的大部分阳光被会聚到集热器上，发生很高的温度，将电站内部的储水烧热，发生高温高压蒸汽，推进汽轮机来发电。

简略来看，太阳能热电站与火电站比，仅仅加热方法不同：火电站烧水用煤，这种电站用太阳能烧水罢了。

短时间集合太阳光并不难，但太阳在天空中的相对方位是不断移动的，这就要求镜子有必要和向日葵相同，跟随着太阳移动调整视点。以塔式发电站为例，工程师经过核算详细日期时间的太阳高度角，结合定日镜自身和集热塔的相对方位，确认每时每刻镜子对准的方向。这样，就能确保太阳的能量能够高度会集地集合在塔顶集热设备上，便于进步发电功率。

定日镜需求不断调整视点，确保光线的高度集合

太阳光集合到集热器上的温度非常高，依据介质不同往往能够高达几百乃至上千摄氏度。集热器上有许多像毛细血管相同的水管子（也但是其它介质），使得加热功率变得很高。被加热的水蒸腾构成水蒸气，再进一步被加热到更高的温度。随后，这些蒸汽经过管道进入汽轮机，推进汽轮机发电。

那么，这种清洁又高效的动力设备，究竟应该建在哪里？信任许多人都听说过，我国青藏高原太阳能资源非常丰厚，似乎是树立光热电站的绝好地址。固然，青藏高原因为其高海拔，空气稀薄，能抵达地上的太阳能资源许多。但是，青藏高原却不必定合适制作光热电站。因为光热电站的选址还需求考虑较多要素。

青藏高原不只风景秀丽，太阳能资源也极其丰厚

首要考虑的，仍是太阳能资源的丰厚度，例如某些纬度较高的当地因为太阳高度较小，空气质量较差，导致阳光可见度低，就不合适树立。其次，地势的影响也很重要。太阳能热电站所需求的的占地规划较大，假如该地地势较为凹凸，则会增大集合太阳光的难度，因为凹凸崎岖的地势也会对阳光构成遮挡。此外，间隔电网、路途的间隔，以及水资源的丰厚程度也是选址的要素之一。

太阳能辐射资源分布图，越深的当地表明资源越丰厚

归纳考虑以上几种要素今后，国际上部分合适这种电站制作的区域被选定了出来：比方美国西南部和墨西哥大部、撒哈拉沙漠区域和中东、南美东西海岸、澳大利亚及我国的西北部。例如，坐落在迪拜郊区，由上海电气承建的一个太阳能发电站，是迄今为止装机容量最大的太阳能发电项目。中东区域因为位处沙漠，热资源丰厚，阴雨气候稀疏，是太阳能热电站的抱负选址地。

迪拜正在建造国际最大太阳能发电项目

我国的首个太阳能热电站在2012年试验成功，坐落北京延庆的八达岭，由我国科学院电工所研制。虽然是第四个把握太阳能发电技能的国家，但我国在这个范畴发展迅速：青海德令哈光热电站，每年能发电约两亿度。更为奇特的是，这个电站采用了熔融盐储热技能：在晴朗的气候里，用充裕的热量将硝酸盐等盐类熔化，以液态的方式贮存热量。到了阴雨气候，就能够经过这些液态的盐贮存的热量加热水蒸气继续发电，这对添加区域电网的稳定性，有着很大的含义。

延庆八达岭，我国首个太阳能热电站

最终需求提示的是，光热电站也不是彻底没有污染。首要，因为需求反射太阳光，在电站上空会有必定的光污染，这种污染一般在间隔电站约 10 公里以内存在，人眼直视会构成时间短的眩光。

电站上空会有光污染

其次，因为动物的趋光效应，强光有或许会烧死一些飞在上空的动物。在美国加利福尼亚州的伊万帕，那里的光热电站曾经在2014年1月到 2014年6月，构成了321只鸟类或蝙蝠的逝世。因而，在规划光热电站的时分，也需求考虑到关于环境和野生动物的维护。