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塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)

時(shí)間:2023-02-08閱讀量511

太陽(yáng)能能源是來(lái)自太陽(yáng)的氫原子核在超高溫時(shí)聚變釋放的巨大能量,目前人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來(lái)自太陽(yáng)。太陽(yáng)能將成為本世紀(jì)最主要的能源之一,這是因?yàn)樘?yáng)能既蘊(yùn)藏豐富,又是安全、干凈的,不會(huì)威脅人類和破壞環(huán)境。


太陽(yáng)能光發(fā)電是指無(wú)需通過(guò)熱過(guò)程直接將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式,包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電。其中光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能級(jí)半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽(yáng)光輻射能,并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式,是當(dāng)今太陽(yáng)光發(fā)電的主流。


太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)主要包括:太陽(yáng)能電池組件(陣列)、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負(fù)載等組成。其中,太陽(yáng)能電池組件和蓄電池為電源系統(tǒng),控制器和逆變器為控制保護(hù)系統(tǒng),負(fù)載為系統(tǒng)終端。由于光伏太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)造價(jià)較高,許多光伏發(fā)電項(xiàng)目又多處于空曠地帶,對(duì)流天氣時(shí)有發(fā)生,因此做好防雷設(shè)計(jì)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)極為重要。


目前現(xiàn)有的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)主要有塔式系統(tǒng)、槽式線聚焦系統(tǒng)、和碟式系統(tǒng),這篇內(nèi)容將主要對(duì)塔式系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹分析。

1.何為塔式發(fā)電系統(tǒng)?

塔式發(fā)電系統(tǒng)又被稱為集中式系統(tǒng),在大面積場(chǎng)內(nèi)裝有大量大型反射鏡,通常又被稱為定日鏡。每臺(tái)定日鏡各自配有跟蹤機(jī)構(gòu),準(zhǔn)確地將太陽(yáng)光反射集中到一個(gè)高塔頂部的接收器上,接收器上的聚光倍率可超過(guò)1000倍。在這里把吸收的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化成熱能,再將熱能傳給工質(zhì),經(jīng)過(guò)蓄熱環(huán)節(jié),再輸入熱動(dòng)力機(jī),膨脹做工,帶動(dòng)發(fā)電機(jī),最后以電能的形式輸出。


2.塔式發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

(1)蓄熱裝置

應(yīng)選用傳熱和蓄熱性能好的材料作為蓄熱工質(zhì),對(duì)于高溫的大容量系統(tǒng)來(lái)說(shuō),可選用鈉做傳輸工質(zhì),它具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能,可在3000KW/m2的熱流密度下工作。

(2)反射鏡及其自動(dòng)跟蹤

在這一部分需要使用到千百面反射鏡,要有合理的布局,使其反射光都能集中到較小的集熱器窗口。反射鏡的反光率應(yīng)在80%~90%以上,自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)要同步。

(3)接收器

也被稱為太陽(yáng)能鍋爐。要求體積小,換熱效率高。有垂直空腔型、水平空腔型和外部受光型等類型。

3.塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的防雷特點(diǎn)

對(duì)于塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì),可按照其關(guān)鍵技術(shù)部分,針對(duì)蓄熱裝置、反射鏡、接受器等部分進(jìn)行不同的防雷設(shè)計(jì)。


(1)蓄熱裝置:以傳熱和蓄熱性能良好的油、巖油或熔鹽為介質(zhì)貯存熱能的設(shè)備。小量的熱貯存可在日照弱的情況下,使太陽(yáng)能電站保持穩(wěn)定運(yùn)行;大量的熱貯存可延長(zhǎng)太陽(yáng)能電站的工作時(shí)間。該部分主要考慮熱電偶的雷電電磁脈沖防護(hù),避免由于避雷針接閃造成的雷電電磁脈沖對(duì)其測(cè)量設(shè)備的侵害。

(2)反射鏡群:它由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行雙軸(方位和高度)調(diào)整,還能自動(dòng)翻轉(zhuǎn)、收攏,以防止大風(fēng)、冰雹、塵土等造成的損壞。針對(duì)該部分的雷電防護(hù)主要是利用定日鏡的鋼架機(jī)構(gòu)作為直擊雷接閃器,對(duì)于單座定日鏡組的直擊雷防雷接地電阻不應(yīng)大于10Ω。

(3)接收器:由于接收器是在集熱塔內(nèi),因此對(duì)接收器的防雷設(shè)計(jì)主要考慮其建筑物的防雷,可采用避雷針、帶結(jié)合的方式對(duì)其進(jìn)行直擊雷的防護(hù),其建筑接地電阻不應(yīng)大于10Ω,同時(shí)將將集熱塔的建筑接地與站場(chǎng)內(nèi)的定日鏡陣組的接地網(wǎng)相連接,形成聯(lián)合接地系統(tǒng),其接地電阻不宜大于1Ω。


(4)發(fā)電系統(tǒng)與主控系統(tǒng):發(fā)電系統(tǒng)的防雷核心主要是DCS控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)(分布式控制系統(tǒng));控制系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī),對(duì)這一部分的防護(hù)重點(diǎn)是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行雷電電磁脈沖防護(hù),可參照GB50343-2004<建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范>中對(duì)機(jī)房等級(jí)的分類,采取不同等級(jí)的防雷措施。

(5)接地、屏蔽系統(tǒng):按照站場(chǎng)的實(shí)際設(shè)計(jì),對(duì)于多組定日鏡組的鋼架結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)合等電位接地,是有效的減小直擊雷對(duì)站場(chǎng)站控設(shè)備形成的雷電電磁脈沖的影響程度,對(duì)于遠(yuǎn)端的控制系統(tǒng)建議采用全程屏蔽接地措施進(jìn)行雷電電磁脈沖防護(hù),對(duì)于控制箱內(nèi)的設(shè)備應(yīng)安裝相應(yīng)協(xié)議的信號(hào)電涌保護(hù)器,并就近接地。

同為(TOWE)科技是國(guó)內(nèi)雷電防護(hù)知名企業(yè),有著22年行業(yè)經(jīng)驗(yàn),提供從產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)到工程設(shè)計(jì)、施工及檢測(cè)服務(wù)等一體化全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù),擁有數(shù)十位高精尖工程設(shè)計(jì)師與國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的TOWE實(shí)驗(yàn)室及超過(guò)100+項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利。同為(TOWE)防雷產(chǎn)品主要有電源浪涌保護(hù)器、信號(hào)浪涌保護(hù)器、避雷針與接地、防雷集S-PDU等,其中同為(TOWE)直流AP光伏B/C級(jí)電涌保護(hù)器專門針對(duì)PV系統(tǒng)的電涌防護(hù),有10余款產(chǎn)品可供用戶選擇,與其他同為(TOWE)系列產(chǎn)品互相配合,可構(gòu)成對(duì)塔式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行全面、完善的雷電防護(hù)系統(tǒng)。

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