집중형 태양열 발전소
거울이나 렌즈를 사용하여 햇빛을 수신기에 집중시켜 유체를 가열하고, 터빈이나 엔진을 구동하여 전기를 생산합니다.
집중형 태양열 발전소는 거울이나 렌즈를 사용하여 햇빛을 수신기에 집중시켜 유체를 가열하고, 이를 통해 터빈이나 엔진을 구동하여 전기를 생산하는 대규모 CSP 시스템입니다. 집중형 태양열 발전소는 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있습니다:
수집기:이들은 햇빛을 수신기에 반사하거나 굴절시키는 장치입니다. 수집기는 포물선형 트러프, 포물선형 디쉬, 선형 프레넬 반사경, 중앙 수신기의 네 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 포물선형 트러프는 곡선형 거울로, 초점선에 위치한 선형 수신기 튜브에 햇빛을 집중시킵니다. 포물선형 디쉬는 오목형 거울로, 초점점에 위치한 점 수신기에 햇빛을 집중시킵니다. 선형 프레넬 반사경은 평면 거울로, 그 위에 위치한 선형 수신기 튜브에 햇빛을 반사시킵니다. 중앙 수신기는 헬리오스타트라고 불리는 평면 거울 배열로 둘러싸인 타워로, 타워 상단의 점 수신기에 햇빛을 반사시킵니다.
수신기: 이들은 집중된 햇빛을 흡수하고 열전달 유체(HTF)로 전달하는 장치입니다. 수신기는 외부 수신기와 내부 수신기 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 외부 수신기는 대기와 접촉하여 대류와 복사로 인해 열 손실이 크고, 내부 수신기는 진공 챔버 내에 밀봉되어 단열과 진공으로 인해 열 손실이 적습니다.
열전달 유체: 이들은 수신기를 통해 순환하며, 수집기로부터 파워 블록까지 열을 운반하는 유체입니다. 열전달 유체는 열유체와 용융염 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 열유체는 합성유나 화합물과 같은 유기 액체로, 높은 끓는점과 낮은 어는점을 가지고 있습니다. 용융염은 나트륨 질산염이나 칼륨 질산염과 같은 무기 화합물로, 높은 열용량과 낮은 증기압을 가지고 있습니다.
파워 블록: 이곳에서는 열을 이용하여 터빈이나 엔진과 결합된 발전기를 통해 전기를 생산합니다. 파워 블록은 스팀 사이클과 Brayton 사이클 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 스팀 사이클은 물을 HTF로 사용하여 스팀을 생성하고, 이를 통해 전기를 생산하는 스팀 터빈을 연결합니다. Brayton 사이클은 공기를 HTF로 사용하여 뜨거운 공기를 생성하고, 이를 통해 전기를 생산하는 가스 터빈을 연결합니다.
저장 시스템: 이곳에서는 햇빛이 없거나 부하 수요가 높을 때 후에 사용하기 위해 잉여 열을 저장합니다. 저장 시스템은 감각 열 저장과 잠열 저장 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 감각 열 저장은 바위, 물, 용융염과 같은 재료를 사용하여 온도를 높이는 방식으로 열을 저장합니다. 잠열 저장은 상변화 재료(PCMs)나 열화학 재료(TCMs)와 같은 재료를 사용하여 상태 변화 또는 화학 상태 변화를 통해 열을 저장합니다.
집중형 태양열 발전소의 배치는 현장 조건, 시스템 규모, 설계 목표, 그리드 요구 사항 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 그러나 일반적인 배치는 수집 필드, 파워 블록, 저장 시스템 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다.
수집 필드에는 햇빛에서 열을 수집하고 운반하는 수집기, 수신기, HTFs가 포함됩니다.파워 블록에는 열을 전기에 변환하는 터빈, 엔진,발전기 및 기타 장비가 포함됩니다.저장 시스템에는 후에 사용하기 위해 열을 저장하는 탱크, 용기 및 기타 장치가 포함됩니다.
집중형 태양열 발전소의 운영은 기상 조건, 부하 수요, 그리드 상태 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 그러나 일반적인 운영은 충전 모드, 방전 모드, 그리드 연계 모드 세 가지 주요 모드로 구성됩니다.
충전 모드는 햇빛이 남아 있고 부하 수요가 낮을 때 발생합니다. 이 모드에서는 수집기가 햇빛을 수신기에 집중시켜 HTF를 가열합니다. HTF는 시스템 구성 및 제어 전략에 따라 파워 블록이나 저장 시스템으로 흐릅니다.
방전 모드는 햇빛이 없거나 부하 수요가 높을 때 발생합니다. 이 모드에서는 HTF가 저장 시스템에서 파워 블록으로 흐르며, 여기서 스팀이나 뜨거운 공기를 생성하여 터빈이나 엔진을 구동하여 전기를 생산합니다.
그리드 연계 모드는 그리드가 사용 가능하고 관세율이 유리할 때 발생합니다. 이 모드에서는 파워 블록에서 생성된 전기가 변압기와 스위치를 통해 그리드에 공급됩니다. 그리드 연계 모드는 그리드가 중단되고 백업 전력이 필요할 때에도 발생합니다. 이 모드에서는 파워 블록에서 생성된 전기가 인버터와 스위치를 통해 부하에 공급됩니다.
