СЭС в Барстоу
СЭС электрической мощностью 10 МВт запушена в апреле 1982 г. и в настоящее время является самой мощной из Существующих в мире солнечных электростанций.
Поле из 1818 гелиостатов по 41 м^ каждый имеет несимметричную круговую конфигурацию с радиально-шахматным расположением с размерами 685 х585 м. При прямой радиации 917 Вт/м^ оно должно обеспечить тепловой поток на ЦГТ в 34,1 Мвт. при этом тепловые потери с приемника равны4,7Мвт. Параметры рабочего тела (перегретый пар) на входе в турбину 10,5 МПа, 515°С, расход электроэнергии на собственные нужды 1,7 МВт [114], ЦП радиации тепловой мощностью 40 МВт - кругового облучения, расположен на стальной решетчатой башне высотой 86 м. Он состоит из собранных в цилиндр 24 вертикальных трубчатых панелей из сплава инкаллой (внутренний диаметр 0,6, внешний 1,25 см). Диаметр приемника 7, высота 13,5 м. Теплообменные панели покрыты черным нагревостойким покрытием Piromark, средний тепловой поток. на приемнике 140 кВт/ м^; пиковые значения до 350 кВт/м^.
Процесс термодинамического преобразования включает в і себя этапы передачи тепла в масляно-галечный аккумулятор и отвода тепла из аккумулятора в цикл Ренкина, при использовании контуров циркуляции с теплоносителем Caloria НТ-43 (высокотемпературное нефтяное масло) и ряда теплообменников (конденсатор, охладитель, экономайзер, испаритель и пароперегреватель). При проектировании теплообменников принимался во внимание как ряд требований стандартов, так и ограничения, специфичные для СЭС (30-летний срок эксплуатации, работа на переменных нагрузках, минимизация стоимости путем использования компонентов серийно выпускаемого оборудования, возможность перехода к аккумуляторам большей емкости [122, 151].
Система аккумулирования тепла - засыпка из гравия и пео - ка с заливкой маслом ( Caloria НТ—43), соотношение песка и гравия 1:2. Аккумулятор - в вице цилиндра, диаметр 19,2, высота 13,4 м. Высота засыпки 12,5 м, плотность-засыпки 2700 кг/м^. Параметры пара на входе в аккумулятор 495°С, 4,57т 6,68 МПа. При разряде аккумулятора турбина работает на паре 275 С, 2,75 МПа с расходом 47,6 т/ч, так как при более высоких температурах разлагается масло теплоаккумулятора [98].
В номинальном режиме перегретый пар от приемника подается прямо в турбину. В режиме теплоаккумулирования перегретый пар охлаждается до насыщения и направляется в теплообменник, в котором нагревается холодное теплоаккумулирующее масло. В ходе разряда масло откачивается из верхнего объема бака-аккумулятора через отдельный теплообменник, в котором получается водяной пар, а холодное масло вновь закачивается в нижнюю часть аккумулятора. Емкость ТАС соо - тавляет 28 МВт ♦ ч, т. е. позволяет станции работать 4 ч при нормальной электрической мощности 7 МВт, тепловые потери 2% в сутки. Привод генератора - паровая двухдилиндро* вая ’турбина с четырьмя нерегулируемыми отборами мощностью 12,5 МВт (фирмы General Electric, США) с двумя входами: для пара высоких параметров непосредственно от приемника и и для пара низких параметров от теплоаккумулятора. Электрическая мощность на паре высоких параметров 12,5 МВт, на паре низких параметров 8,5 МВт [67]. Приемник солнечного излучения и система теплоаккумулирования разработаны фирмой Rocketdyne (США), паровая турбина - General Electric. На выработку первого миллиона килова тт-часов требовалось 9 мес., а на выработку второго миллиона - меньше 3 мес. Максимальная дневная чистая выработка была достиі'- нута в марте 1983 г. и составляла 58 617 кВт • ч (или 5,8 ч работы при максимальной мощности). Номинальный уровень электрической мощности 10 МВт был превышен [119]. Абсолютный максимум составлял 11,4 МВт, из которых 10,4 МВт были отданы в сеть, а 1 МВт потреблен на собственные нужды станции.
Превзойдена также запланированная электрическая мощность 7 МВт при работе только от системы теплового аккумулирования. Абсолютный максимум составил 8,2 МВт, из которых 7,3 МВт были выданы в энергосистему. Аккумулятор ио - иытан также на ресурс выработки пара непрерывно в течение •16 ч при средней выработке электричества на уровне 1 МВт.
В период проектирования предполагалось, что станция должна сохранять работоспособность в интервале электрических мощностей от 10 до 2 МВт. Однако при эксплуатации было выясни но, что станция является работоспособной и при значительно меньших уровнях мощности, вплоть до чистой выработки в 500 кВт, а также при очень низких уровнях радиации, вплоть до 300 Вт/мг, хотя минимальное расчетное значение принималось 450 Вт/м^.
Испытана также система аккумулирования. Получены данные о существовании эффекта Thermocline, который сохранялся в течение многих дней. Перепад температур достигал 90 С на протяжении 17% глубины бака, Теплопотери от высокотемпературного бака с расплавом оказались несущественными: за 12 дней температура снизилась всего на 4 С. Переменный приход радиации и связанные с этим переменные условия выработки тепла, присущие пока только солнечным станциям, зао. Тавили сосредоточить особое внимание на контроле режимов.
В непрерывном режиме удалось контролировать температуру п4| ра до ±1,10С, что значительно превышает допуск на входе в турбину ( ±14 С). Перекрывание диска Солнца облаками на' время до 3 мин не приводило к существенному падению темпера туры приемника и давления пара. Аналогичную точность контроля осуществили и на контуре теплоаккумулятора. Достаточно развитая и сложная контрольно-управляющая система режимами работы станции позволила осуществить работу СЭС в полностью ручном, полуавтоматическом и полностью автоматическом режиме. Последний проходит пока лишь предварительные испытания.
Система автоматической регистрации и обработки параметров работает на ЭВМ по 4000 каналам и фиксирует расходы, t температуру, давление, механические напряжения, лучистый поток, мощность, а также атмосферные условия на шести гелиостатах в разных частях поля.
Зарегистрирована периодическая разгерметизация контура на уровне ЦП, что объясняется значительными температурными напряжениями при пусках и остановах [ 120]. С целью снижения нагрузок была предложена модификация графика вывода на режим; рассматривается также использование АТ для подддержания температуры ЦП в ночное время.
Дальнейшие шаги предусматривают повышение автоматизации контроля, что позволит высвободить операторов. На первом этапе предусмотрена автоматизация выпуска котла по сокращенному циклу, который укоротится с 45 до 12 мин. Вто-
рой этап - полная автоматизация всех процессов и режимов работы станции.
