太阳能前沿技术太阳能前沿技术.doc

研究院篇-何祚庥：太阳能热发电必威体育精装版技术前沿 　　太阳能时代正渐行渐近。太阳能发电始终面临着经济性的挑战，为了赢得成本最低的桂冠，有几种技术正在激烈竞争，哪种技术能拔得头筹，目前尚不清楚。? 　　现在，有三种技术—基于硅片的光伏技术、薄膜光伏技术和聚光集热式太阳能发电技术—分别在某些应用领域具有优势，但没有一种技术能在所有领域独占鳌头。在这些技术成本的相对竞争中，可能会出现一些重大创新和变化。? 　　2009年7月13日，以慕尼黑再保险公司和西门子公司为首的12家大公司打出重拳，决定成立“沙漠技术工业倡议公司”（Desertec?Industrial?Initiative,简称DII），投资约4000亿欧元，在非洲撒哈拉大沙漠建造功率达2亿千瓦的太阳能热电站，同时淡化海水。? 　　DII公司认为，现在世界太阳能生产技术已经成熟，太阳能的存储和运输技术也已过关；计划于3年内完成可行性计划，到2050年满足欧洲所需能源的15%。DII公司还认为，现在太阳能发电成本为每千瓦时20欧分，而普通能源成本为每千瓦时4~5欧分，只有开发太阳能发电新技术，并大规模发电，才能有效降低太阳能发电成本。? 　　美国总统奥巴马宣称：“在开发、生产、利用和节约能源的新技术方面，没有什么比创新更重要。”? 　　中国科学院理论物理研究所特聘研究员陈应天教授及其团队不仅在太阳能光伏发电技术方面获得决定性的重大突破，而且在太阳能热发电技术的“创新”，也获得重要进展。? 　　光伏热发电技术的优劣辨证? 　　国内外均有不少人反对发展光伏热发电。反对者认为，从技术发展的“潜力”来看，光伏发电比光伏热发电有潜在的更高的光电转化率。目前光热转化效率高达80%，热电转化效率是30%，二者相乘得出光伏热发电的转化效率为24%，而目前硅光电池的转化效率为22%，相比较光伏热发电转化效率还具有优势。所以我国仍需大力发展热发电技术。? 　　太阳能热发电不仅可以发电，还能供热，而如何用太阳能供热取代煤供热，是节能减排研究领域的重要课题。太阳能供热采暖是继太阳能热水器之后，最具发展潜力的太阳能热利用技术，是今后应大力推广的技术。? 　　太阳能热发电在生产电力的同时，还伴生大量低中温废热，在有需要热电联供地区和某些工农业生产中，这一技术将能发挥重大作用。特别是利用太阳能进行海水淡化，能大幅度降低淡化海水或盐湖的成本。? 　　太阳能发电存在“间隙性”，是各种太阳能发电技术均存在的弊端，但热发电却有可能通过“储热”，大幅度缓解、进而完全解决“间隙性”难题，未来太阳能热电站还能充当“调峰”电站。? 　　太阳能发电的重要发展方向之一，是可利用“分光”技术，对于“光伏发电”波段、“热发电”的波段分别加以利用，这将大幅度提高光伏热发电效率。? 　　太阳能热发电的新理念? 　　现在世界上所竭力“推崇”的三种太阳能热发电技术路线—“槽式”、“塔式”和“碟式”，均有严重弱点，都有大幅度改进的余地。? 　　槽式发电的原理? 　　槽式发电的原理是利用柱形抛物面反光镜将阳光聚焦在长达几公里至12公里的柱形吸热管上，最后转化为水蒸汽推动涡轮机组发电。? 　　槽式电站的优点是结构简单，只需南北跟踪，东西不跟踪。缺点是，聚光效率比较低余弦损失，可高达30%，热交换损失可高达10%~20%，吸热管的温度较低，系统的综合效率也较低。但是，这一系统的突出优点是：比较容易产业化，而且正在大规模实现产业化。? 　　我国推进槽式发电技术，有一个特殊困难。在槽式发电技术中，将不得不用到能经受400~500高温，长达几十米或100米的钢制真空管。这一难题仅在以色列获得解决。世界各国均向以色列采购，供不应求。但以色列拒绝转让技术，也拒绝向中国供应。所以国内一些专家转而研究其他技术，如“碟式”或“塔式”发电技术。但“塔式”或“碟式”的结构特别复杂，技术要求也高，大规模产业化有很大困难。? 　　一种新型的“陈式定日镜技术”? 　　陈应天教授研制出一种新型的“陈式定日镜+小塔支撑的集热面”，用来克服“槽式”电站所固有的困难。? 　　陈式定日镜的特点是：不论太阳自晨至晚，从冬到夏，定日镜能自动地在时间、空间分布上较均匀地将太阳光反射到某一由“小塔”所支撑的某一“集热面”上。? 　　这种新型的陈式定日镜技术继承和吸收了“塔式”、“碟式”热发电技术中的“点聚焦”集热技术，同“槽式”热发电的“柱聚焦”技术相比，有更高的集热量、集热温度、更高的热电转化效率；但同时又保留了“槽式”热发电技术结构简单，易于规模化、产业化等优点。因为只要将一座座“小塔”，连接成十几公里的“多塔”，就能构建功率达1兆瓦、10兆瓦，甚至100兆瓦的太阳能热电站。而定日镜正在走向产业化，只需要“克隆”即可实现。而新型定日镜可以实现大规模产业化，所以，它的单位功