能源專家馬重芳：太陽能熱利用前景廣闊
提起太陽能發(fā)電，人們并不感到陌生，從大型的發(fā)電站到小型的路燈、草坪燈，似乎太陽能發(fā)電的產(chǎn)品、技術(shù)存在于我們生活的方方面面中。然而這里提到的“太陽能發(fā)電”只是太陽能發(fā)電的一部分，準(zhǔn)確地講應(yīng)該是太陽能光伏發(fā)電，實(shí)際上太陽能發(fā)電分為太陽能光伏發(fā)電和太陽能光熱發(fā)電兩種類型。帶著有關(guān)太陽能光熱發(fā)電的諸多問題，本報(bào)記者采訪了北京工業(yè)大學(xué)傳熱強(qiáng)化與過程節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任馬重芳教授。
太陽能光熱發(fā)電類型
馬重芳教授簡單介紹了太陽能熱發(fā)電的一些基本情況。照射在地球上的太陽能是非常巨大的，理論上認(rèn)為大約40分鐘的照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的使用。毫無疑問地說，太陽能是取之不盡、用之不竭的能源。且太陽能發(fā)電絕對(duì)干凈，不產(chǎn)生任何污染，所以太陽能發(fā)電被譽(yù)為最理想的能源之一。
太陽能熱發(fā)電，是將太陽能聚集起來產(chǎn)生高溫?zé)崮，加熱工作介質(zhì)來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)太陽能采集方式劃分，太陽能熱發(fā)電站的形式主要有：太陽能塔式發(fā)電系統(tǒng)、太陽能槽式發(fā)電系統(tǒng)和太陽能碟式發(fā)電系統(tǒng)。
塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 是在空曠的地面上建立一個(gè)高大的中央吸收塔，在塔頂上安裝固定一個(gè)吸收器，在塔的周圍安裝一定的定日鏡，通過定日鏡將太陽能聚集到塔頂?shù)慕邮掌鞯那惑w內(nèi)產(chǎn)生高溫，再通過吸收器的工質(zhì)加熱并產(chǎn)生高溫蒸氣，推動(dòng)汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。
槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 是利用柱形拋物面的槽式聚光系統(tǒng)將太陽能聚集到管狀的吸收器上，并將管內(nèi)傳熱工質(zhì)加熱。槽式系統(tǒng)以線聚焦代替了點(diǎn)聚焦，并且聚焦的吸收器管線隨著柱狀拋物面反射鏡一起跟蹤太陽運(yùn)動(dòng)。
碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng) 是利用旋轉(zhuǎn)拋物面的碟式反射鏡將太陽聚焦到一個(gè)焦點(diǎn)上，接收器在拋物面的焦點(diǎn)上，接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到750℃左右，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電。和槽式系統(tǒng)一樣，碟式系統(tǒng)的太陽能接收器也不固定，隨著碟形反射鏡跟蹤太陽的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，克服了塔式系統(tǒng)較大余弦效應(yīng)的損失問題，光熱轉(zhuǎn)換效率大大提高。
優(yōu)勢(shì)決定廣闊前景
馬重芳教授對(duì)中國的太陽能行業(yè)充滿信心。他認(rèn)為，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、能源的緊缺、環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，新能源與可再生能源越來越受到人們的重視，報(bào)紙、雜志、電視和網(wǎng)絡(luò)等各種媒體對(duì)此作了大量深刻的報(bào)道，太陽能作為人們所熟知的能源也成為報(bào)道的重點(diǎn)，當(dāng)然更多的在于太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域。提及此，馬重芳教授有很多話要說。馬重芳介紹說，相對(duì)于太陽能光伏發(fā)電，太陽能光熱發(fā)電有很多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
①成本低。太陽能光熱發(fā)電的成本約為2萬元/千瓦，而太陽能光伏發(fā)電約為5萬元/千瓦。
②太陽能光熱發(fā)電的系統(tǒng)效率為12%～19%，而目前太陽能光伏發(fā)電的系統(tǒng)效率為13%～15%。
③太陽能光伏發(fā)電是需要太陽能電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)的，這就需要大量的太陽能電池。目前，太陽能電地主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅3種，而這些電池的生產(chǎn)過程中難免會(huì)產(chǎn)生一定的污染，太陽能光熱發(fā)電則不會(huì)出現(xiàn)此類問題。
④太陽能光熱發(fā)電最具特色的地方在于，它是熱電聯(lián)供的，這為解決偏遠(yuǎn)地區(qū)人們的基本生活問題作出了貢獻(xiàn)。
馬重芳教授說，考慮地理環(huán)境因素，從全國來看，我國是太陽能資源相當(dāng)豐富的國家，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4 kWh/m2以上。我國寧夏北部、甘肅北部、新疆東部、青海西部和西藏西部等地，是我國太陽能資源最豐富的地區(qū)，年太陽輻射總量為6680～8400 MJ/m2，相當(dāng)于日輻射量5.1～6.4kWh/m2。其中尤以西藏西部最為豐富，最高達(dá)2333 kWh/m2（日輻射量6.4kWh/m2），居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。而我國河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地，是我國太陽能資源較豐富的地區(qū)，年太陽輻射總量為5850~6680 MJ/m2，相當(dāng)于日輻射量4.5～5.1kWh/m2。在太陽能熱發(fā)電站的幾種形式中，塔式系統(tǒng)和槽式系統(tǒng)的發(fā)電成本是依賴于聚光面積規(guī)模的系統(tǒng)。我國擁有豐富的太陽能資源，同時(shí)在我國西北部較荒涼的地區(qū)也擁有驚人的太陽能資源，因此我國也擁有建立大規(guī)模太陽能熱發(fā)電的地理?xiàng)l件。
在國家發(fā)改委剛剛發(fā)布的《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中明確提出，在內(nèi)蒙古鄂爾多斯高地沿黃河平坦荒漠、甘肅河西走廊平坦荒漠、新疆哈密地區(qū)、西藏拉薩或北京周邊選擇適宜地區(qū)，開展太陽能熱發(fā)電試點(diǎn)，總裝機(jī)容量約5萬千瓦。在政策的大力支持下，技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)下，馬重芳教授欣喜地說，太陽能熱利用前景廣闊，大規(guī)模利用太陽能的時(shí)代已經(jīng)開始了。
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