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太陽能光熱發電 續寫新能源的科技神話

   2012-03-09 韓霽13670
核心提示:訪科技部高效規模化太陽能熱發電的基礎研究項目首席科學家黃湘項目首席科學家黃湘  業內人士預言,十二五期間,太陽能可能呈現出類
——訪科技部“高效規模化太陽能熱發電的基礎研究”項目首席科學家黃湘


項目首席科學家黃湘

  業內人士預言,“十二五”期間,太陽能可能呈現出類似風能在“十一五”期間的高速發展態勢。更有專家表示,光熱發電是可再生能源領域繼風電、光伏發電之后新能源領域的“第三個科技神話”。近日,科技部“高效規模化太陽能熱發電的基礎研究”項目首席科學家黃湘接受了記者采訪,和我們一起探析這一有著美好前景的新能源領域。

  記者:太陽能光熱發電被寄予很高的期待,其技術難點在哪里?

  黃湘:化石能源發電是一種可控的發電形式,而可再生能源的發電,絕大多數是不可控或有條件可控的發電形式。這兩年全國風電運行小時數不斷下降,就是由于風電裝機容量不斷增大,超出了電網的接納限度,不得不棄風造成的。將來太陽能發電規模擴大,這一情況也會出現;其次,太陽能的利用要解決連續發電問題,即晚上如何發電,太陽能熱發電通過儲熱和延時利用,將白天的太陽能用于夜晚發電,這就是近10年國際上正在積極攻關的技術難題,國外在中小型機組上應用已經成功了。

  記者:這種技術對光熱發電具有什么樣的意義?

  黃湘:這種儲熱—延時發電的技術,在熱電轉換過程中是效率最高的發電形式,與電能—壓縮空氣轉換、抽水蓄能等相比,具有更高的轉換效率和更低的制造和運行成本,這一點決定了太陽能光熱發電具有的研究價值。

  記者:那什么才是太陽能儲能發電的最佳形式?

  黃湘:最佳的太陽能儲能發電形式尚未被證實,現階段大家正在探索和尋找。要解決儲能和發電的最佳結合,研究重點要放到發電介質上,目前蓄熱介質有蒸汽、導熱油和熔融鹽等,而儲能采用蒸汽作為儲熱介質,使設備成本增加,技術上已證明是不經濟的。全球各地的太陽能電站實驗過各種形式,比如以蒸汽為介質的無蓄熱發電,導熱油為介質的無蓄熱、少蓄熱發電,熔融鹽為介質的大容量蓄熱發電。目前,國際上采用熔融鹽蓄熱的電站最高可連續24小時發電。

  記者:這是不是說明技術瓶頸已經突破了呢?

  黃湘:雖然這一技術已經取得了很大的進步,但有些問題還沒有解決。用于太陽能熱發電的熔融鹽在常溫下為固體,到達一定溫度(如200度左右)成為液體,這就給電站運行帶來一定的安全隱患。最佳的介質是在常溫下就是液體,工作溫度范圍和常壓下不發生氣化,同時單位儲熱量要大,導熱性能要好,流動性要好,這就對材料提出了苛刻的要求。我們需要找到液態熔點更低的熔融鹽,國內學者已經研究出熔點接近100度的熔融鹽。

  記者:發電成本是新能源發展的關鍵,太陽能熱發電成本能否隨著規模的擴大而降低?

  黃湘:的確,光熱發電的成本決定了其前途。光熱發電產業實現大規模商業化后,上網電價將有較大幅度下降,并逐步接近現行風電標桿電價。

  按照科技部的規劃,2011年底將驗收1兆瓦實驗電站及研究基地。技術可行性得到證實之后,將逐步在2015年建設10兆瓦~100兆瓦示范電站;2020年建成荒漠地區100兆瓦~1000兆瓦商業實用電站;預計2020年后,光熱發電開始規模化建設。

  記者:光熱發電的成本優勢在哪里?

  黃湘:任何一種可再生能源發電形式的成本都有其極限值,不同發電方式的極限值是不同的。風力發電的極限成本最低,光熱發電站建設成本則相對較高,這是因為風能和太陽能的能流密度接近,但風力發電單位千瓦鋼材耗量是常規火電站的1.5倍,而光熱發電是8倍。因此,光熱發電的極限成本肯定不可能低于風電。但是,如果考慮到光熱發電的儲熱能力及負荷輸出特性,其成本優勢將會體現出來。

  再說,任何可再生能源發電初期階段,其成本都較高,隨著效率進一步提高,成本會逐步下降。雖然目前光熱發電的單位造價較高,但成本下降空間大,一旦光熱發電產業步入正軌,且實現規模化、商業化發展后,建設成本將會達到合理程度。
 
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