1598005384-f9c00b8492d7f4330216974bac4e6cb9 (Солнечные электрические станции. Р.Б. Ахмедов, И.В. Баум, В.А. Пожарнов, В.М. Чаховский, 1986u), страница 3

Эти потери зависят только от соотношения геометрических размеров гелиостата, приемника и расстояния между ними и не связаны с рассеянием изпучения атмосферой. Топща земной атмосферы отсеивает спектральные компоненты, подверженные поглощению и рассеянию, уже на пути солнечного луча к гепиостату, так что оставшаяся часть спектра практически не ослабпяется при . пальнейшем спецовании луча от гелиостата к приемнику паже при бопьших расстояниях между ними.

Потери неподного отражения обусповпены оптико-физическими свойствами и состоянием зеркального покрытия гелиостатов и в отличии от потерь оптико-геометрического происхождения являются постоянно цействуюшим фактором, который описывается коэффициентом отражения. Коэффициент отражения зависит от угла падения лучей, но этот эффект второго порядка практически не влияет на характеристики СЭС. Реальное влияние на работу СЭС может оказать среднеэксппуатационный уровень запыленности зеркапьной поверхности. Тепловые потери с пучевоспринимающей поверхности приемника определяются режимом работы теппосидовой установки СЭС.

Однако они попжны учитываться в схеме расчета оптической системы, так как приемник является ее неотъемлемой 12 частью и тепловые потери зависят от тех же параметров (формы и размеров приемника), которые влияют на потери неполного улавливания лучистого потока.

Именно эта связь и составляет основную проблему проектирования оптических систем СЭС. Оптическая система полжна удовпетворять набору противоречивых требований. Например, зеркала должны достаточно плотно заполнять земельный учаоток, чтобы собирать и отражать на приемник достаточно большую долю падающего на этот участок первичного потока радиации. Вместе с тем зеркала не цолжны затенять и бпокировать друг друга во избежание потерь эффективной плошади суммарной зеркальной поверхности. Зеркальная система должна сознавать достаточно высокую плотность потока излучения на лучевоспринимаюшей поверхности и, слецовательно, содержать большое число отдельных элементов.

Но увеличение числа эпементов требует наращивания периферийной части поля, гелиостаты которой вследствие эффекта ~всхождения лучей вносят (каждый отдельно) все меньший вклад в суммарную концентрацию и увеличивают размеры "фекального ядра' сконцентриро ванного потока, требуя все бопьшнх размеров приемника и обесценивая вклад в средний уровень концентрации от ближних гелиос татов. Совокупность этих и других особенностей работы оптической части СЭС превращает ее в систему с сильными внутренними связями, нарушение каждой из которых может привести к утрате ее основного функционального качества - концентрирующей способности. С другой стороны, система преобразова.- ния энергии - теплосиловой комплекс СЭС также представляет собой систему с сильными внутренними связями, обусловленными номинальными режимами работы применяемого оборудования и допусками на отклонения от этих режимов.

Описания этих двух подсистем СЭС (оптической и термодинамической) принципиально отличаются и формулируются в терминах двух различных областей знаний. Таким образом, приемник СЭС, являясь одновременно частью оптической и термодинамической подсистем, должен удовпетворять двум разнотипиым наборам требований, а на допустимые вариации параметров подсистем кроме собственных ограничений допжны быть напожены дополнительные вза"мные ограничения, обусловленные опосредованной связью подсистем через теплотехнические и оптико-геометрические "араметры приемника.-парогенератора.

с тельных С С К настоящему времени в различных странах задействовано 7 экспериментальных СЭС электрической мощностью от 0,5 до 10 МВт. Наиболее крупными проектами являются СЭС Яо1аг = 1 в Барстоу (Калифорния, США] мощностью 10 МВт и отечественная СЭС-5 (в 1985 г. введен в пействие пусковой комплекс). Сводные характеристики оптических систем этих станпнй привепены в табл. 1. 1.2.1. СЭС Яо!ат -1 Организацию строительства СЭС 3 о(а~ -1 осуществляло министерство энергетики США при участии компании Яошйет СаНоппа Ео1воп (США) и департамента водоснабжения и энергетики Лоо-Анджелеса (30, 32, 57, 59, 69 70, 73, 103, 119-124, 136, 150) .

Строительно-монтажные работы бьши закончены в октябре 1981 г., а 14 апреля 1982 г. станция была введена в действие. Первоначально ее строительство оценивалось в 120 млн. долл., окончательная стоимость ее сооружения составила 141 мпн. долл. Бо(ат -1 имеет номинальную мощность 10 МВт и построена по схеме СЭС башенного типа.

Башня высотой 91 м с приемником солнечного излучения окружена полем гелиостатов. Общий вип Бо(ат -1 приведен на рис. 1. Площадка Бо(а~ -1 занимает земельный участок площадью 0,31 км2 в форме эллипса с осями 685 и 585 м. Непосред- ственно поп гелиостаты отведен участок земли площадью 0,28 км, Площадь ~ 0,03 км2 занята постройками н тех- 2 нологическим оборудованием, расположенным у основания баш- ни, а также транспортными путями, проложенными на поле гелиостатов.

Зеркальная система Бо(ат -1 об2вазована 1818 гелиоста- тами с общей площадью 73,2 тыс.м . Средний коэффипиент заполнения земельного участка зеркалами составляет, йзяп = 0,26. Для расположения гелиостатов принята рапиально-круговая шахматная компоновочная схема. Эта схема была признана оптимальнбй после длительного цикла расчетных исследований, проведенных в университете г. Хьюстона в 1973-1980 гг. (1 $5).

Каждый гелиостат производства ~мрмы Ман|п МаНеыа Ащоярасе (США) состоит из 12 зеркальных фалет с высо- кой отражательной способностью р = 0,90, 14 Приемник станции имеет форму цилинпрической мишени высотой 13, пиаметром 7,2 м и плошапью облучаемых панелей 294 м2. Температура его поверхности достигает 520ОС. 1.2.2. СЭС-5 »о «о о »Э «О о »»О О» О О Б ш Б И Б Б Б ! О О «« Б О ш о <О ~о о с» «» о »- »О»« О" «О »О »О о а » о о ". с» о Б Д а О М~ О»" О О х й 8 х Х О О и Х О О х х х О» Ь«» 'йа О о а .~" «О Их О» »О ой «« Д $ й уо Х О О 9 с» о »О о с» о„ м о О» с» о, о Б Л х Б ххх О х х э О «» »О О О Б О Б у О 8 х а Первая отечественная экспериментальная солнечная электростанция СЭС-5 расположена в Крыму вблизи поселка %елкино (10, 11, 12, 13,16-18).

Комплекс научно-технических и конструкторских разработок, проектирование и строительство СЭС-5 осуществлены организациями Минэнерго СССР. В 1985 г. эапействован пусковой комплекс станции. Стоимость технологических сооружений станции вместе с разработкой и изготовлением оборудования составляет 26 млн. руб. Максимальная электрическая мощность СЭС-5 равна 5 МВт, расчетная среднеэксплуатапионная за год 3,5 МВт. Обший вид СЭС-5 привепен на рис. 2. Оптическая система СЭС-5 представляет собой круговое кольцевое поле гелиостатов с внутренним и внешним радиусами кольца 79 и 213 м соответственно.

В кольцевом поле расположено 1600 гелиостатов суммарной площадью 40 тыс. м . Гелиостаты сгруппированы в 20 кольцевых круговых ряпов с переменным шагом по радиусу межпу рядами. Расположение,» гелиостатов в сосепних рядах шахматное. Средний коэффициент заполнения земельного участка зеркалами Кэап = 0,32. Участок земли, отведенный под гелиостаты, имеет плошадь 0,12 км . Общая плошадь застройки составляет 0,15 км2. 2 Проектирование СЭС-5 так же, как и проектирование ряда зарубежных экспериментальных СЭС, велось параллельно с разработкой обоснований будущих промышленных СЭС.

для СЭС-5 такой перспективой является проект СЭС-200 (позднее СЭС-320), рассчитанный на условия Крыма. СЭС-5 разрабатывалась как модель (в масштабе мошдости 1:10) одного иэ четырех модулей 50 МВт станции СЭС-200. При подготовке этих проектов в 1977-1981 гг. проводилось математическое моделирование работы зеркальных систем СЭС, рассматривались различные формы зериального поля " структуры расположения гелиостатов (7» 31) . Оптимальной, как и в исследованиях зарубежных авторов (11 1» 145), признана радиально-круговая шахматная компоновка с переменным радиальным шагом между концентрическими р~д~ми.

Отличие оптической системы СЭС-5 от Бо1аг -1 состоит "т р том,что глобальная форма поля представляет собой 3-1 17 авипьное круговое кольцо, а не елпипс. Попобные детали на ,. овне экспериментальной СЭС не представляют большого раз- —,ичия, но являются опним из главных вопросом оптимизации оптических систем крупных промыпленных СЭС.

Расчет зеркального ноля СЭС-5 проведен ЭНИНом и НПО Сопнце" АН ТССР. Конструкция геепиостатов СЭС-5, состоя- щих из 45 зеркальных фацет и имеюших ппошапь 25,5 м 2 разработана Проектно-конструкторским бюро Гпавэнергострой- механизации и изготовлена Чеховским опытным завопом Гип- росталькоиструкция Минэнерго СССР при участии завопов Минстанкопрома и Минхиммаша. Отражательная способность зеркал, изготовленных Минстройматериалов СССР, составляет 0,71, Башня с приемником расположена в геометрическом центре кольцевого поля зеркал.

Высота башни составпяет 89 м. Приемная поверхность в вице цилиипра высотой 7 и пиамет- ром 7 м расположена межпу отметками высот 71 и 78 м. о Номинальная температура теплоносителя в приемнике 250 С, температура открытой лучевоспринимакхпей поверхности на несколько грапусов выше. 1.2.3. СЭС ТН ЕМ!3 Строительство экспериментальной СЭС ТНЕМ)а (см. табл. 1) (39, 41, 43, 46, 47 63, 75, 97, 118, 141, 142) организовано Е(ее[твене ое Есапсе и Национальным центром научных исследований.

Строитепьство велось с 1979 г. и обошлось в 128 мпн. фр., пуск станции состоялся в 1982 г. СЭС ТНЕМ($ рассчитана на номинальную электрическую мошпость 2,5 МВт. Обший вип ТНЕМ(о препставлеи на Рис 3. Зеркальное поле состоит из 201 гелиостата общей пло ш~пью 10,8 тыс.

м, расположено на участке земли в 0,07 км . В отличие от всех других проектов эксперимен- 2 тапьных СЭС ТНЕМ!3 расположена ие на плоской плошапке, а наю а а южном склоне, имеюшем наклон 15 к горизонту. Гелиоо ТНЕМ(3 разработаны фирмой Се!йе! (Франция) (43), имеют ют плошапь 53,7 м2 и отражательную способность 0,90. ПРиемник станции (63) полостного типа с квадратным вхоп"ым отверстием 4 мх 4 м и глубиной 3,5 м расположен иа отметке 80 м башни общей высотой 101 5 м Плоскость Рис. 3. Общий вип ТНЕМ1Я 20 21 о входного отверстия приемника наклонена на 30 от вертикали в сторону зеркального поля. Температура поверхности лучево принимающих поверхностей приемника постигает 505 С.