Научная статья на тему 'Солнечные параболоцилиндрические электростанции - cовременное состояние работ и перспективы использования их в народном хозяйстве Узбекистана'

Солнечные параболоцилиндрические электростанции - cовременное состояние работ и перспективы использования их в народном хозяйстве Узбекистана Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
166
26
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОДУЛЬНЫЙ / СОЛНЕЧНЫЙ / ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ / ПАРАБОЛОЦИЛИНДР / КОЛЛЕКТОР

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Эргашев Сирожиддин Фаязович, Нигматов Улугбек Журакузиевич, Абдуганиев Нумонжон Набижонович, Юнусов Боходирхужа Сайди-Ахмадович

В статье кратко изложены достижения в развитии модульных хсолнечных электростанций (СЭС) с параболоцилиндрическими коллекторами на примере деятельности американо-израильской фирмы «Луз», которая создала серию высокоэффективных и надёжных модульных параболоцилиндрических станций промышленного уровня, и основные показатели экономической эффективности на примере солнечной электрогенерирующей системы (solar electric-generating systems SEGS), характеристики СЭГС I ÷ VIII фирмы «Луз», показатели энергетической выработки Российского аналога модульного СЭС, к усовершенствованию которого подключены специалисты нашей республики. Дана рекомендация по мощностным характеристикам модульных СЭС,. эффективных в природно-климатических условиях Узбекистана.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Эргашев Сирожиддин Фаязович, Нигматов Улугбек Журакузиевич, Абдуганиев Нумонжон Набижонович, Юнусов Боходирхужа Сайди-Ахмадович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Солнечные параболоцилиндрические электростанции - cовременное состояние работ и перспективы использования их в народном хозяйстве Узбекистана»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

СОЛНЕЧНЫЕ ПАРАБОЛОЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

- СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАБОТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИХ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ УЗБЕКИСТАНА Эргашев С.Ф.1, Нигматов У.Ж.2, Абдуганиев Н.Н.3, Юнусов Б.С.-А.4

'Эргашев Сирожиддин Фаязович - начальник отдела, отдел науки и подготовки научно-педагогических кадров, доктор технических наук, профессор, кафедра электроники и приборостроения, энергетический факультет;

2Нигматов УлугбекЖуракузиевич - старший преподаватель;

3Абдуганиев Нумонжон Набижонович - ассистент, кафедра сервиса по отраслям жилищно-коммунального и бытового обслуживания;

4Юнусов Боходирхужа Сайди-Ахмадович - ассистент, кафедра сервиса по отраслям жилищно-коммунального и бытового обслуживания, заместитель декана по учебной работе, факультет управления в производстве, Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Республика Узбекистан

Аннотация: в статье кратко изложены достижения в развитии модульных хсолнечных электростанций (СЭС) с параболоцилиндрическими коллекторами на примере деятельности американо-израильской фирмы «Луз», которая создала серию высокоэффективных и надёжных модульных параболоцилиндрических станций промышленного уровня, и основные показатели экономической эффективности на примере солнечной электрогенерирующей системы (solar electric-generating .systems - SEGS), характеристики СЭГС I + VIII фирмы «Луз», показатели энергетической выработки Российского аналога модульного СЭС, к усовершенствованию которого подключены специалисты нашей республики. Дана рекомендация по мощностным характеристикам модульных СЭС,. эффективных в природно-климатических условиях Узбекистана.

Ключевые слова: модульный, солнечный, электростанция, параболоцилиндр, коллектор.

УДК 662.997.621.472

Среди различных способов и устройств для использования энергии солнечного излучения в народном хозяйстве особое место занимают солнечные электростанции (СЭС), позволяющие генерировать электрические и тепловые мощности в энергетически ощутимых масштабах без отрицательного воздействия на экологическую среду.

В гелиотехнике можно выделить два основных типа термодинамических СЭС: башенный и модульный.

Значительно больше успехов достигнуто на пути развития модульных СЭС с параболоцилиндрическими коллекторами. Доказательством того служит деятельность американско-израильской фирмы «Луз», которая несмотря на неблагоприятную обстановку, создала серию высоко эффективных и надёжных модульных параболоцилиндрических станций промышленного уровня [1, 2].

Две первые солнечные электрогенерирующие системы (solar electric-generating systems -SEGS) были построены в 1984 и 1985 гг. В течение этого периода производство киловатт-часа электричества снизилось с 24 центов до 12 центов, в дальнейшем в результате вливания еще 1,2 млрд долларов инвестиций до 1988 года планировалось снизить стоимость до 8 центов. К 1989 году было построено в общей сложности семь проектов SEGS, которые производили 194 мВт электроэнергии (количество, достаточное для обеспечения 270 тыс. домохозяйств) для SoCal Edison [2].

В таблице 1 приведены характеристики действующих СЭГС I ^ VIII (СЭГС - солар электрик генерейтинг системс) фирмы «Луз».

Название станции Начало эксплуатации Мощность турбины, МВт Температура на выходе солнечного поля, °С Эффективность турбинного цикла Площадь единичного модуля, м2

от солнечных котлов, % от солнечных котлов, %

1 2 3 4 5 6 7

СЭГС-1 1984 13,8 307 31,5 - 128

СЭГС-11 1986 30 315 29,4 37,0 128

СЭГС-Ш 1987 30 349 30,6 37,4 233

СЭГС-1У 1987 30 349 30,6 37,4 233

СЭГС-У 1988 30 349 30,6 37,4 233

СЭГС-У1 1989 30 390 37,5 39,5 545

СЭГС-УП 1989 30 390 37,5 39,5 545

СЭГС- VIII 1990 80 390 37,5 39,5 545

Из таблицы 1 видно, что по мере строительства СЭГС технология усовершенствовалась, повысилась температура рабочей жидкости и эффективность цикла, а также размеры отдельных коллекторов.

На СЭГС-1 вырабатываемое параболоцилиндрическим полем тепло сначала подавалось в резервуар-аккумулятор, а затем после подогрева в газовом перегревателе - в турбину. В следующих схемах СЭГС отсутствуют аккумулирующие баки, за исключением незначительной тепловой генерации, обеспечиваемой расширительным сосудом, это означает то, что работа энергоблока напрямую связана с выработкой поля параболоцилиндрических коллекторов. Турбина станции двухступенчатая: высокого давления с перегретым паром и низкого давления с двумя подогревателями перед подачей. Пар высокого давления в турбину поступает от газового котла (давление 100 атм., температура 510оС) или комбинация этих источников (гибридная работа). После ступени высокого давления пар снова подогревается от солнечного поля, в газовом котле или от обоих, а затем поступает в ступень низкого давления.

Солнечное поле представляет собой параллельно расположенные параболоцилиндрические коллекторы. Компания «Луз» разработало три поколения параболоцилиндрических коллекторов.

Таблица 2. Характеристики солнечных коллекторов фирмы «Луз»

Наименование параметра Ьэ-1 Ьэ-2 Ьэ-3

1 2 3 4

Площадь, м2 128 233 545

Зеркальные сегменты, шт 64 120 234

Апертура (ширина), м 2,55 5,0 5,76

Апертура (длина), м 5,0 47,1 96,3

Диаметр теплоприемника, мм 42 70 70

Среднее фокусное расстояние, м 0,94 1,84 2,12

Расстояние между рядами, м 7,3 12,5 17,3

Оптическая эффективность, % 73,4 73,7 77,2

Рабочая температура, оС 307 349 390

Лучеиспускательная способность приёмника при температуре, оС 300 300 360

Коэффициент излучения поверхности, % 0,3 0,24 0,18

Коэффициент поглощения поверхности, % 0,94 0,94 0,96

Коэффициент пропускания оболочки, % 0,94 0,94 0,945

Коэффициент отражения зеркала, % 0,94 0,94 0,94

Пиковая эффективность коллектора, % 66 66 68

Годовая тепловая эффективность, % 51 51 53

Степень концентрации 61 71 82

Из таблицы 2 видно, что последняя модель параболоцилиндрического коллектора Ь8-3 обладает улучшенной оптической характеристикой, что позволяет выработать пар с более высоким давлением и температурой.

Система контроля за солнечным полем состоит из системы диспетчерского контроля за полем, расположенной в центральном зале управления, и локальной расположенной в каждом коллекторе.

Срок службы солнечной станции фирмы «Луз» оценивается до 30 лет и по самым последним данным стоимость вырабатываемой электроэнергии на этих станциях приближается уровню стоимости тепловых станций.

В мировой практике, наряду с действующими параболоцилиндрическими СЭС: мощностью до 500 кВт в Испании, мощностью до 35 кВт в Австралии, мощностью до 10 кВт в Австрии, существуют многочисленные их проекты. В этих проектах реализованы оригинальные варианты параболоцилиндрических СЭС, разработаны математические модели их работы, автоматика, система дистанционного управления, программный мониторинг состояния функционирования технологических узлов и детально изучен каждый блок станции посредством экспериментирования в натуральных условиях [1].

В некоторых странах СНГ в течение нескольких десятков лет были проведены ряд исследований по разработке параболоцилиндрических модулей для систем СЭС, однако конкретные работы, всецело охватывающие основные научные, технические практические аспекты по данному вопросу, т.е. по созданию экологически чистой модульной станции (МСЭС-1) на параболоцилиндрических коллекторах мощностью 1 МВт для комбинированной выработки электроэнергии и тепла начались с 1990 года под научным руководством исследовательского коллектива ЭНИН им. Г.М. Кржижановского, аналог модульной станции фирмы «Луз». К реализации данной работы подключены были также ряд организаций Узбекистана, в том числе и Ферганский политехнический институт.

Использование накопленного материала Российских коллег по МСЭС-1 и строительство аналогов СЭГС и МСЭС в Узбекистане позволит улучшить экологический баланс и снизит потребность энергетической отрасли республики в традиционных энергоносителях за счёт использования энергии излучения Солнца.

Топливно-энергетический комплекс Узбекистана вопросу использования энергии излучения Солнца отводит вспомогательную роль как к источнику энергии используемого в совмещённом варианте с традиционными для потребителей электричества малой мощности.

Поэтому, с целью получения действенного экономического эффекта в Узбекистане создание параболоцилиндрических СЭС необходимо начинать с мощности 1^5 МВт и даже 10 МВт.

Параболоцилиндрические СЭС мощностью 10 МВт можно эффективно использовать для подъёма и опреснения воды, орошения и комбинированного электроснабжения сельских местностей. Особенно эффективными могут быть комбинации параболоцилиндрических СЭС с насосными станциями орошения, работающими на территории Узбекистана с апреля по октябрь, т. е. летнее полугодие. Необходимая мощность насосных станций свыше 1000 кВт и их количества на территории Узбекистана десятки тысяч. Кроме того, работа насосных станций носит сезонный характер, допускает перерывы в работе, а регулирование полива можно организовать, создавая запасы воды в водоёмах, что свидетельствует о совпадении режимов работы насосных станций с режимом работы параболоцилиндрических автономных СЭС и их эффективной совместной работой.

Параболоцилиндрическую СЭС большой мощности (100^300 МВт) целесообразно создавать с топливным дублёром. В условиях Узбекистана работу СЭС с дублёром желательно организовать на природном газе и разместить их вблизи месторождений газа. Необходимо также отметить, что требования, предъявляемые к ландшафту местности при проектировании параболоцилиндрических СЭС более упрощённые, чем к станциям башенного типа и поэтому могут быть размещены почти в каждом регионе республики.

В заключение необходимо отметить, что создание параболоцилиндрических СЭС, положительно зарекомендовавших себя в США и других зарубежных странах, могут сыграть существенную роль в повышении энергоснабжения и экономическом развитии многих регионов нашей республики.

Список литературы

1. Мухитдинов М.М., Эргашев С.Ф. «Солнечные параболоцилиндрические установки».

Ташкент: «ФАН», 1995. 208 стр.

2. Renewnews.ru/luz-international. LUZ International (ЛУЗ Интернэшнл).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.