Комбинированные солнечные электростанции

Следует упомянуть также и о разработке гибридных ТЭС электрической мощностью 100 МВт с циклом Брайтона, с аналогичными параметрами цикла Брайтона, отличающихся от вышеописанной отсутствием паросилового цикла. В этой схеме 53,6% энергии обеспечивается солнечной ступенью. КПД преобразования солнечной энергии в электрическую составляет 43,8%. При среднегодовом коэффициенте нагрузки 48% и коэффициенте готовности 90% доля солнечной энергии составляет 28,2% в среднем за год. Капитальные затраты (в долларах 1979 г.) составят 1256 долл./кВт. Стоимость подсистемы ЦП излучения достигает 25,5%, а поля гелиостатов 31% от полной стоимости электростанции. Динамические характеристики энергосхемы позволяют обойтись без теплового аккумулятора. Разработан также предварительный проект СЭС башенного типа с циклом Брайтона мощностью 1,5 МВт. Принята разомкнутая схема с воздушным теплоносителем; параллельно с ЦП установлен вспомогательный воздухонагреватель, обеспечивающий стабильную работу станции. На стадии математического моделирования было определено количество (28) и оптимальное расположение гелиостатов в северной части поля СЭС, а также высота башни (38 м) и апертура ЦП. ЦП - полостного типа, наклоненный на 20° по отношению к вертикали. В качестве расчетных актинометрических параметров было принято значение прямой радиации 950 Вт/м2 в полдень при равноденствии. Расчетный срок эксплуатации СЭС 5 лет; по оценкам, проектные и строительные работы займут примерно 4 года.

Некоторые другие перспективные схемы комбинированных энергоустановок

В США предложена концепция солнечной ТЭЦ тепловой мощностью 270 МВт с ЦП и полем из 10 441 гелиостата площадью 500 тыс. м2 для теплоснабжения медеплавильного завода и производства электроэнергии. ТЭЦ позволит ежегодно экономить 69 тыс. м3 мазута. Она оснащается ГТУ обшей мощностью 50 МВт. Сбросное тепло медеплавильной установки используется для выработки пара, количество которого достаточно для привода электрогенераторов мощностью 30 МВт и других механизмов мощностью 9 МВт. Воздух сжимается в компрессорах ГТУ, а затем нагревается в приемнике радиации до 1090 К и расширяется в ГТУ, где его температура снижается до 800 К. После ГТУ воздух направляется в теплоаккумулятор, заполненный шлаком медеплавильной установки.

В облачные дни воздух пропускается через теплоаккумулятор, где нагревается до 800 К и подается в топку и пароперегреватели медеплавильной установки. Исследование было проведено применительно к условиям юго-западной части штата Нью-Мексико (США).

В Японии действует также экспериментальная комбинированная гелиоустановка для выработки электроэнергии (15 кВт) и тепла (45 кВт). В установке использованы стационарные и следящие гелиоприемники площадью 630 м2, обеспечивающие работу высокотемпературного (250°С) и низкотемпературного (120°С) контуров. Для выработки электроэнергии установлены 2 генератора: с паровой турбиной 5 кВт и турбиной на хладоне 10 кВт.

Другим самостоятельным и довольно перспективным направлением использования солнечной энергии является следующее.

Как известно, повышение эффективности дизельных электростанций обычно достигается подогревом топлива за счет установки теплообменника в тракте уходящих газов. В 1982 г. в ноябре в западной Австралии введена в работу установка подогрева топлива солнечной энергией. Эффективность установки определяется высокой стоимостью дальнепривозного горючего (500 км), при котором топливная составляющая стоимости электроэнергии равна 12 цент/(кВт•ч). Солнечная установка обеспечивает подогрев топлива до 200-290°С. Использование солнечного подогрева топлива позволило снизить расход топлива, соответствующий 1730 кВт•ч/сут. В этой установке соединены СЭС модульного типа мощностью 100 кВт и дизельная электростанция мощностью 700 кВт. Установка позволит экономить в год в среднем по 150 тыс. л жидкого топлива. Дизельная и солнечная электростанции объединены сетью электроснабжения и тепловым аккумулятором, в котором запасается тепло за счет поглощения солнечной энергии и тепло отходящих газов дизельной электростанции. После ввода в строй будут получены данные, необходимые для дальнейшей разработки подобных установок.