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马重芳:太阳能热利用前景广阔

   提起太阳能发电,人们并不感到陌生,从大型的发电站到小型的路灯、草坪灯,似乎太阳能发电的产品、技术存在于我们生活的方方面面中。然而这里提到的“太阳能发电”只是太阳能发电的一部分,准确地讲应该是太阳能光伏发电,实际上太阳能发电分为太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种类型。带着有关太阳能光热发电的诸多问题,本报记者采访了北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室主任马重芳教授。

   太阳能光热发电类型

   马重芳教授简单介绍了太阳能热发电的一些基本情况。照射在地球上的太阳能是非常巨大的,理论上认为大约40分钟的照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的使用。毫无疑问地说,太阳能是取之不尽、用之不竭的能源。且太阳能发电绝对干净,不产生任何污染,所以太阳能发电被誉为最理想的能源之一。

   太阳能热发电,是将太阳能聚集起来产生高温热能,加热工作介质来驱动发电机发电。依据太阳能采集方式划分,太阳能热发电站的形式主要有:太阳能塔式发电系统、太阳能槽式发电系统和太阳能碟式发电系统。

   塔式太阳能热发电系统 是在空旷的地面上建立一个高大的中央吸收塔,在塔顶上安装固定一个吸收器,在塔的周围安装一定的定日镜,通过定日镜将太阳能聚集到塔顶的接收器的腔体内产生高温,再通过吸收器的工质加热并产生高温蒸气,推动汽轮机进行发电。

   槽式太阳能热发电系统 是利用柱形抛物面的槽式聚光系统将太阳能聚集到管状的吸收器上,并将管内传热工质加热。槽式系统以线聚焦代替了点聚焦,并且聚焦的吸收器管线随着柱状抛物面反射镜一起跟踪太阳运动。

   碟式太阳能热发电系统 是利用旋转抛物面的碟式反射镜将太阳聚焦到一个焦点上,接收器在抛物面的焦点上,接收器内的传热工质被加热到750℃左右,驱动发动机进行发电。和槽式系统一样,碟式系统的太阳能接收器也不固定,随着碟形反射镜跟踪太阳的运动而运动,克服了塔式系统较大余弦效应的损失问题,光热转换效率大大提高。

   优势决定广阔前景

   马重芳教授对中国的太阳能行业充满信心。他认为,随着经济的发展、能源的紧缺、环境污染问题日益严重,新能源与可再生能源越来越受到人们的重视,报纸、杂志、电视和网络等各种媒体对此作了大量深刻的报道,太阳能作为人们所熟知的能源也成为报道的重点,当然更多的在于太阳能光伏发电领域。提及此,马重芳教授有很多话要说。马重芳介绍说,相对于太阳能光伏发电,太阳能光热发电有很多独特优势。①成本低。太阳能光热发电的成本约为2万元/千瓦,而太阳能光伏发电约为5万元/千瓦。②太阳能光热发电的系统效率为12%~19%,而目前太阳能光伏发电的系统效率为13%~15%。③太阳能光伏发电是需要太阳能电池进行光电转换来实现的,这就需要大量的太阳能电池。

   目前,太阳能电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅3种,而这些电池的生产过程中难免会产生一定的污染,太阳能光热发电则不会出现此类问题。④太阳能光热发电最具特色的地方在于,它是热电联供的,这为解决偏远地区人们的基本生活问题作出了贡献。

   马重芳教授说,考虑地理环境因素,从全国来看,我国是太阳能资源相当丰富的国家,绝大多数地区年平均日辐射量在4 kWh/m2以上。我国宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地,是我国太阳能资源最丰富的地区,年太阳辐射总量为6680~8400 MJ/m2,相当于日辐射量5.1~6.4kWh/m2。其中尤以西藏西部最为丰富,最高达2333 kWh/m2(日辐射量6.4kWh/m2),居世界第二位,仅次于撒哈拉大沙漠。而我国河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地,是我国太阳能资源较丰富的地区,年太阳辐射总量为5850~6680 MJ/m2,相当于日辐射量4.5~5.1kWh/m2。在太阳能热发电站的几种形式中,塔式系统和槽式系统的发电成本是依赖于聚光面积规模的系统。我国拥有丰富的太阳能资源,同时在我国西北部较荒凉的地区也拥有惊人的太阳能资源,因此我国也拥有建立大规模太阳能热发电的地理条件。

   在国家发改委刚刚发布的《可再生能源发展“十一五”规划》中明确提出,在内蒙古鄂尔多斯高地沿黄河平坦荒漠、甘肃河西走廊平坦荒漠、新疆哈密地区、西藏拉萨或北京周边选择适宜地区,开展太阳能热发电试点,总装机容量约5万千瓦。在政策的大力支持下,技术进步的推动下,马重芳教授欣喜地说,太阳能热利用前景广阔,大规模利用太阳能的时代已经开始了。

   (编辑:xiaoyao)

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