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中國光熱發電：通向未來歷程艱辛

來源：中國青年報 | 0評論 | 4757查看 | 2013-03-20 08:43:00

　　這里的風很大，測量到的最大風速達到每秒鐘27米，相當于10級狂風。

　　披上軍大衣，中國科學院電工研究所研究員王志峰指著五六塊宣傳板中一塊裸著“膀子”的說，“看，就是那塊板子，上面的宣傳布被昨天的大風吹掉了。”

　　這里還被稱作“北京最冷的地方”。

　　然而，選址在此，卻是王志峰和他的同事“自找的”。

　　2012年末，正當光伏發電連遭貿易爭端，跌入低谷之時，它的“孿生兄弟”，同是利用太陽能發電的“熱發電”項目卻在北京八達嶺長城腳下一片荒地上誕生——通過科技部現場驗收，并正式運行。王志峰就是這一項目的負責人。

　　這項被業內專家稱作是最有可能引起能源革命的技術，比光伏發電進入人們的視線稍晚一些，但前景非常被看好。

　　眾所周知，每建起一個大型光伏發電站，一般應再建一個配套的普通發電廠，以穩定整個電網的運行。這讓環保人士很“頭疼”，之所以開發太陽能發電，一是為節省諸如煤炭等不可再生資源，二是避免空氣污染，但光伏的擴張并未擺脫普通發電廠的影子，反之似乎更甚。

　　而帶有儲熱系統的熱發電，則不需要這種“多余的配合”。

　　中國科學院電工研究所是國內最早研發這一技術的，而延慶太陽能熱發電實驗基地則是亞洲首個兆瓦級塔式太陽能熱發電站的所在地。

　　王志峰告訴記者，整個項目簡單而言就是從太陽那里借“熱”來發電。既然是利用太陽能，那么，最終應用的地方當屬國內最盛產陽光的大西北，那里的氣候就是“風大”、“寒冷”。因此，用業內專家嚴陸光院士的話來說，“今后應用地的環境是什么樣，實驗地就要什么樣”。

　　100面令化妝高手望而生畏的鏡子

　　走進實驗站，一把把“巨傘”聳立著，占地1萬平方米，相當于一個小型的風雨操場。這些“傘面”名叫反射鏡，也被形象地稱為定日鏡，因為它們會像向日葵一樣追著太陽。傘面由許多面小鏡子組成，有正方形的，長方形的，也有六邊形的。

　　別小瞧這一面面鏡子，其反射率最低的也達到了94%，這意味著什么？如果拿家里常用的梳妝鏡來對比，后者的反射率僅在76%左右，有工作人員開玩笑道，“再牛的化妝高手站在定日鏡面前都會害怕。”

　　站在這些巨傘前面的，是一座高120米的白色吸熱塔。整個借“熱”過程中最關鍵的部分，就由這100個“傘兵”和這位“塔將軍”配合完成的。

　　與光伏發電“光能直接轉化為電能”不同，熱發電是通過光能轉化熱能，再將熱能轉化為機械能，進行發電。

　　在塔的底部，還有專門的儲熱系統存儲多余熱量，以便在夜間或陰天時發電。這一系統是“熱發電”與“光伏”的一個重要區別。雖然光伏也能存儲電能，但需要大量的電池，而蓄電池的成本則是大得可怕的。

　　按照電站宣傳冊上的介紹，該項目的儲存容量已經可以滿足日落后1個小時的發電需求，而世界上最為先進的儲熱量，已達到落日后16小時發電，再加上白天的8小時，可以實現24小時連續發電，而這就是王志峰的項目組努力的方向。他告訴記者，帶有這種平穩性的太陽能熱發電技術避免了目前風能和光伏發電的不穩定性對電網沖擊的問題。

　　從像野鴨子似的亂拍翅膀到偏轉不超0.1度

　　事實上，在這一整套“借熱”的系統里，關鍵的技術并非蓄熱，而在于吸熱或稱之為集熱，即將光收集并轉化為熱的過程，靠的是“塔將軍”上的吸熱器。

　　“十五”期間，國內在這一點上非常落后。王志峰介紹，項目開始的2006年，即使要參觀一個幾百平方米的小型太陽能熱發電集熱系統，也只能去西班牙或美國。

　　時隔六年，在向行政主管部門做項目匯報之時，項目組的報告卻底氣十足：“6年奮戰，項目經歷了從材料到系統集成的太陽能熱發電完整技術鏈，從而拉動了我國塔式太陽能熱發電技術體系和產業體系的建設。”

　　這意味著，包括吸熱、蓄熱到發電所有環節的關鍵技術，都是國內團隊自主研制的結果。

　　以定日鏡為例，按照電工所一位領導的說法，此前，國內從未做過這種鏡子，科研人員全憑著“看圖想象”做科研——看著國外已經展示出來的定日鏡的成品圖片猜想著其中都有哪些部件，然后一試再試地制作、打磨，經過4代更新才研制出了今天的定日鏡。

　　一種更為形象的說法來自定日鏡生產企業的一位工程師，剛開始做出來的定日鏡，一遇到風，就像野鴨子似的亂拍翅膀，如今，八達嶺五六級風下，其最大偏轉也不超過0.1度。

　　記者來訪的當天，氣溫零下4攝氏度，王志峰看著被風吹擺的宣傳布，很“熟練”地預估到，“今天應該四級風”。他告訴記者，多年前，首都機場T3的屋頂被大風刮掉之時，他正在臨時塔上站著，“拉著欄桿，一點事兒沒有”。

　　大風之下，定日鏡的調試工作更顯得不易。王志峰說，沒有人知道調試成何種參數才是正確的，但若出現錯誤的調試，則會出現“十分恐怖”的結果。簡單來說，100面定日鏡本該將集束一起高達1000多攝氏度的光打在吸熱器上，但若打在了別處，比如吸熱器旁邊的塔壁上，其結果很有可能是塔的鋼結構瞬時“熔化”，混凝土結構瞬間“解體”。

　　在吸熱、蓄熱之外的發電系統，其實是潛在危險最大的地方，當溫度抬升到一定程度，高溫卻未得到有效利用而是“憋”在汽包里時，其結果很難想象。科研人員的方法是分批上下鏡，即分時分批將光打到吸熱器的不同吸熱面上，做到峰值可控。

　　他們坦言，由于太陽位置在變化，要把不穩定的太陽能輻照變成穩定的輸出，來保證汽輪機要求的穩定的蒸汽參數，難度是非常大的，如果再考慮到吸熱器內同時存在的氣相和液相兩相流動，難度就更大了。

　　實驗還在繼續，作為國家“十一五”863計劃一項重點項目，這一技術期待著進一步完善和下一步的全國推廣。電站負責人馬廣成告訴記者，按照延慶縣八達嶺鎮當地的太陽輻射資源計算，電站的年發電量約195萬度。相較傳統的火力電站，每年可以節約標準煤663噸，減少排放二氧化碳2336.6噸，二氧化硫17.5噸，粉塵顆粒136.3噸。

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