โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวม

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสง

ใช้กระจกหรือเลนส์เพื่อรวมแสงแดดไปที่ตัวรับที่ทำให้น้ำยาทำงานร้อนขึ้น ซึ่งจะขับเคลื่อนเทอร์บีนหรือเครื่องยนต์เพื่อผลิตไฟฟ้า

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงเป็นระบบ CSP ขนาดใหญ่ที่ใช้กระจกหรือเลนส์เพื่อรวมแสงแดดไปที่ตัวรับที่ทำให้น้ำยาทำงานร้อนขึ้น ซึ่งจะขับเคลื่อนเทอร์บีนหรือเครื่องยนต์เพื่อผลิตไฟฟ้า โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงประกอบด้วยส่วนประกอบหลายอย่าง เช่น:

•   ตัวเก็บแสง:เป็นอุปกรณ์ที่สะท้อนหรือหักเหแสงแดดไปที่ตัวรับ ตัวเก็บแสงสามารถจำแนกออกเป็นสี่ประเภท: รางพาราโบลา, จานพาราโบลา, เครื่องสะท้อนเฟรสเนลเชิงเส้น และตัวรับกลาง รางพาราโบลาเป็นกระจกโค้งที่รวมแสงแดดไปที่ท่อตัวรับเชิงเส้นที่วิ่งตามเส้นโฟกัสของมัน จานพาราโบลาเป็นกระจกเว้าที่รวมแสงแดดไปที่ตัวรับจุดที่จุดโฟกัสของมัน เครื่องสะท้อนเฟรสเนลเชิงเส้นเป็นกระจกแบนที่สะท้อนแสงแดดไปที่ท่อตัวรับเชิงเส้นเหนือมัน ตัวรับกลางเป็นหอคอยที่ล้อมรอบด้วยอาร์เรย์ของกระจกแบนที่เรียกว่าเฮลิโอสตัทที่สะท้อนแสงแดดไปที่ตัวรับจุดที่ยอดของมัน

• ตัวรับ:  เป็นอุปกรณ์ที่ดูดซับแสงแดดที่รวมแล้วและถ่ายโอนไปยังน้ำยาถ่ายเทความร้อน (HTF) ตัวรับสามารถจำแนกออกเป็นสองประเภท: ตัวรับภายนอกและตัวรับภายใน ตัวรับภายนอกสัมผัสกับชั้นบรรยากาศและมีการสูญเสียความร้อนสูงเนื่องจากการพาความร้อนและการแผ่รังสี ตัวรับภายในถูกครอบคลุมด้วยห้องสุญญากาศและมีการสูญเสียความร้อนต่ำเนื่องจากฉนวนและสภาพสุญญากาศ

• น้ำยาถ่ายเทความร้อน: เป็นน้ำยาที่ไหลเวียนผ่านตัวรับและขนส่งความร้อนจากตัวเก็บแสงไปยังส่วนกำเนิดไฟฟ้า น้ำยาถ่ายเทความร้อนสามารถจำแนกออกเป็นสองประเภท: น้ำยาความร้อนและเกลือหลอมเหลว น้ำยาความร้อนเป็นของเหลวอินทรีย์เช่นน้ำมันสังเคราะห์หรือไฮโดรคาร์บอนที่มีจุดเดือดสูงและจุดเยือกแข็งต่ำ เกลือหลอมเหลวเป็นสารอนินทรีย์เช่นไนเตรตโซเดียมหรือไนเตรตโพแทสเซียมที่มีความจุความร้อนสูงและแรงดันไอต่ำ

• ส่วนกำเนิดไฟฟ้า: เป็นที่ที่สร้างไฟฟ้าจากความร้อนโดยใช้เทอร์บีนหรือเครื่องยนต์ที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ส่วนกำเนิดไฟฟ้าสามารถจำแนกออกเป็นสองประเภท: วงจรไอน้ำและวงจรเบรย์ตัน วงจรไอน้ำใช้น้ำเป็น HTF และสร้างไอน้ำที่ขับเคลื่อนเทอร์บีนไอน้ำที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เบรย์ตันใช้อากาศเป็น HTF และสร้างอากาศร้อนที่ขับเคลื่อนเทอร์บีนแก๊สที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

• ระบบเก็บความร้อน: เป็นที่ที่เก็บความร้อนส่วนเกินไว้สำหรับใช้ภายหลังเมื่อไม่มีแสงแดดหรือเมื่อมีความต้องการโหลดสูง ระบบเก็บความร้อนสามารถจำแนกออกเป็นสองประเภท: การเก็บความร้อนที่รู้สึกได้และเก็บความร้อนแฝง การเก็บความร้อนที่รู้สึกได้ใช้วัสดุเช่นหิน น้ำ หรือเกลือหลอมเหลวที่เก็บความร้อนโดยเพิ่มอุณหภูมิโดยไม่เปลี่ยนสถานะ การเก็บความร้อนแฝงใช้วัสดุเช่นวัสดุเปลี่ยนสถานะ (PCMs) หรือวัสดุเคมีความร้อน (TCMs) ที่เก็บความร้อนโดยเปลี่ยนสถานะหรือสถานะเคมีโดยไม่เปลี่ยนอุณหภูมิ

  
  

การจัดวางของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เช่น สภาพพื้นที่ ขนาดระบบ เป้าหมายการออกแบบ และความต้องการของระบบสายส่งไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม การจัดวางทั่วไปประกอบด้วยสามส่วนหลัก: สนามเก็บแสง ส่วนกำเนิดไฟฟ้า และระบบเก็บความร้อน

สนามเก็บแสงประกอบด้วยตัวเก็บแสง ตัวรับ และ HTF ที่เก็บและขนส่งความร้อนจากแสงแดดส่วนกำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยเทอร์บีน เครื่องยนต์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและอุปกรณ์อื่น ๆ ที่แปลงความร้อนเป็นไฟฟ้าระบบเก็บความร้อนประกอบด้วยถัง ภาชนะ และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่เก็บความร้อนสำหรับใช้ภายหลัง

การทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสงขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เช่น สภาพอากาศ ความต้องการโหลด และสถานะของระบบสายส่งไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม การทำงานทั่วไปประกอบด้วยสามโหมดหลัก: โหมดชาร์จ โหมดปล่อย และโหมดเชื่อมต่อสายส่ง

โหมดชาร์จเกิดขึ้นเมื่อมีแสงแดดส่วนเกินและความต้องการโหลดต่ำ ในโหมดนี้ ตัวเก็บแสงรวมแสงแดดไปที่ตัวรับที่ทำให้น้ำยาทำงานร้อนขึ้น น้ำยาทำงานแล้วจะไหลไปยังส่วนกำเนิดไฟฟ้าหรือระบบเก็บความร้อน ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าระบบและการควบคุมกลยุทธ์

โหมดปล่อยเกิดขึ้นเมื่อไม่มีแสงแดดหรือมีความต้องการโหลดสูง ในโหมดนี้ น้ำยาทำงานจะไหลจากระบบเก็บความร้อนไปยังส่วนกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งจะสร้างไอน้ำหรืออากาศร้อนที่ขับเคลื่อนเทอร์บีนหรือเครื่องยนต์เพื่อผลิตไฟฟ้า

โหมดเชื่อมต่อสายส่งเกิดขึ้นเมื่อมีสายส่งไฟฟ้าพร้อมใช้งานและอัตราค่าไฟฟ้าที่เหมาะสม ในโหมดนี้ ไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยส่วนกำเนิดไฟฟ้าสามารถส่งเข้าสู่สายส่งผ่านหม้อแปลงและสวิตช์ โหมดเชื่อมต่อสายส่งยังสามารถเกิดขึ้นเมื่อมีการขาดแคลนไฟฟ้าในสายส่ง และต้องการไฟฟ้าสำรอง ในโหมดนี้ ไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยส่วนกำเนิดไฟฟ้าสามารถใช้งานโดยโหลดผ่านอินเวอร์เตอร์และสวิตช์