-------訪太陽能熱發電專家、北京天羿潔源科技發展有限公司總經理王成偉
編者按
太陽能熱發電是光伏發電技術以外的另一有著很大發展潛力的太陽能發電技術,它是利用高精度聚光器將太陽能這種低密度的稀疏能源匯聚成300個太陽以上的高密度熱能并進加熱工作介質來驅動發電機發電而轉換成電能的一種太陽能高品位發電方式,具有零污染物排放,可持續利用的優點。太陽能熱發電正成為世界范圍內可再生能源領域的投資熱點。太陽能熱發電技術必將對人類社會的可持續發展產生無法估量的巨大的影響。
筆者在北京有幸采訪到一位鮮為人知的研究太陽能熱發電技術中的跟蹤、聚光、吸熱和傳熱核心技術專家---北京天羿潔源科技發展有限公司
王成偉總經理,探討未來太陽能發電發展的新方向,以饗讀者。
一引言
太陽光無處不在,不停地在為地球提供人類文明每時每刻都需要的能量,如何利用太陽輻射? 太陽能光伏發電是一種使用方法,另一種途徑則是利用它的熱能―太陽能熱發電。
訪談實錄:
《中國新能源》:簡單介一下,目前太陽能熱發電的發展情況。
王總:太陽能熱發電是將太陽能聚集起來產生高溫熱能,加熱工作介質來驅動發電機發電;是光伏發電技術以外的另一有很大發展潛力的太陽能發電技術。到目前為止,根據太陽能聚光跟蹤理論和實現方法的不同,太陽能熱發電主要有太陽能槽式聚焦系統、太陽能塔式聚焦系統、太陽能碟式聚焦系統和反射菲涅爾聚焦系統等四種方式。目前已經商業化運行的主要是槽式、塔式和碟式系統。太陽能熱發電站遍布美國,西班牙,德國,法國,阿聯酋,印度,埃及,摩洛哥,阿爾及利亞,澳大利亞等國家。
《中國新能源》:介紹目前商商業化運行的主太陽能太陽能塔式發電系統和槽式發電系統的工作原理及國外對太陽能熱發電的情況。
王總:1、塔式發電系統,在空曠的地面上建立一高大的中央吸收塔,塔頂上安裝一個吸收器,塔的周圍安裝一定數量的定日鏡,通過定日鏡將太陽光聚集到塔頂的接收器,產生高溫,再將通過工質加熱并產生高溫蒸汽,推動汽輪機進行發電。
美國在南加州建成第一座塔式太陽發電系統裝置--Solar One。起初,太陽塔采用水一蒸汽系統,發電功率為10兆瓦。1992年 Solar One經過改裝,用于示范熔鹽接收器和儲熱系統。由于增加了儲熱系統,使太陽塔輸送電能的負載因子可高達65%。熔鹽在接收器內由288℃加熱到565℃,然后用于發電。第二座太陽塔 Solar Two于 1996年開始發電,計劃 試運行三年,然后進行評估,Solar Two發電的實踐不僅證明熔鹽技術的正確性,而且將進一步加速3O~200兆瓦范圍的塔式太陽能熱發電系統的商業化。
以色列Weizmanm科學研究所最近正在對塔式系統進行改進。利用一組獨立跟蹤太陽的定日鏡,將陽光反射到固定在塔的頂部的初級反射鏡--拋物鏡上,然后由初級反射鏡將陽光向下反射到位于它下面的次級反射鏡--復合拋物聚光器( CPC),最后由CPC將陽光聚集在其底部的接收器上。通過接收器的氣體被加熱到1200℃,推動一臺汽輪發電機組,500℃左右的排氣再用于推動另一臺汽輪發電機組,從而使系統的總發電效率可達到25%~ 28%。由于次級反射鏡接收到很強的反射輻射能,因而CPC必須進行水冷。目前整個實驗仍處于安裝、調試階段。
西班牙PS10塔式電站
2、槽式太陽能熱發電系統是利用拋物線型曲面反射鏡的槽式聚光系統將太陽能聚焦到管狀的吸收器上,并將管內傳熱工質加熱。在換熱器內產生蒸汽,推動常規汽輪機發電。槽式系統以線聚焦代替了點聚焦,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而運動。
Luz公司198O年開始開發此類熱發電系統,5年后實現了商業化。1985年起先后在美國加州的Mojave沙漠上建成9個發電裝置,總容量354兆瓦,年發電總量10.8億千瓦時。9個電站都與南加州愛迪生電力公司聯網。隨著技術不斷發展,系統效率由起初的11.5%提高到13.6%。建造費用由5976美元/千瓦降低到3011美元/千瓦,發電成本由26.3美分/千瓦時降低到12美分/千瓦時。
3、碟式太陽能熱發電系統(又稱盤式)太陽能熱發電系統是世界上最早出現的太陽能動力系統,是目前太陽能發電效率最高的太陽能發電系統,最高可達到29.4%。碟式系統的主要特征是采用碟(盤)狀拋物面鏡聚光集熱器,該集熱器是一種點聚焦集熱器,可使傳熱工質加熱到750℃左右,驅動發動機進行發電。這種系統可以獨立運行,作為無電邊遠地區的小型電源,一般功率為10~25Kw,聚光鏡直徑約10~15m;也可用于較大的用戶,把數臺至十臺裝置并聯起來,組成小型太陽能