太陽(yáng)能資源未來(lái)發(fā)展前景無(wú)限
當人們提到太陽(yáng)能熱利用時(shí)，總是首先想到“生產(chǎn)熱水”這一簡(jiǎn)單的功能，然而技術(shù)的發(fā)展早已突破了人們的想象，在低碳經(jīng)濟時(shí)代，天津太陽(yáng)能熱水器利用的范圍可以被拓展到工業(yè)節能的廣泛領(lǐng)域。
中國國際工程咨詢(xún)公司的專(zhuān)家李濤在接受《中國投資》采訪(fǎng)時(shí)表示，實(shí)際上，太陽(yáng)能熱利用主要分為低溫熱利用、中溫熱利用和高溫熱利用。太陽(yáng)能熱水器只是低溫的太陽(yáng)能利用，是太陽(yáng)能熱利用的很小部分。實(shí)際上太陽(yáng)能還有很多可利用領(lǐng)域，尤其是在中高溫的領(lǐng)域。
“在中國，工業(yè)用能約占70%的能耗，因此工業(yè)中高溫用熱已經(jīng)成為目前高能耗的主要來(lái)源。在太陽(yáng)能的中高溫應用領(lǐng)域方面，如太陽(yáng)能熱發(fā)電、取暖、制冷、海水淡化、啤酒發(fā)酵等，我國目前基本上還是一片空白?！崩顫f(shuō)。
光伏與光熱之區別
太陽(yáng)能無(wú)疑是目前地球上可以開(kāi)發(fā)的最大可再生能源。根據對到達地球上的太陽(yáng)輻射能量進(jìn)行轉化形式的不同，太陽(yáng)能的利用可以分為光熱和光伏兩大類(lèi)別。
光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。
而光熱利用按溫度可分為中低溫和高溫利用。中低溫主要包括太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能建筑供暖制冷、太陽(yáng)能海水淡化、太陽(yáng)能干燥等；高溫熱利用主要包括太陽(yáng)能熱發(fā)電及太陽(yáng)能熱化學(xué)等。
目前，太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)主要包括4類(lèi)，槽式、線(xiàn)性菲涅爾式、碟式及塔式。其中，槽式和塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站目前均已實(shí)現了商業(yè)化運行，而碟式及線(xiàn)性菲涅爾式則分別處于樣機示范及系統示范階段。
李濤告訴記者，光伏發(fā)電最大的優(yōu)勢是應用場(chǎng)合沒(méi)有明顯限制，有陽(yáng)光資源的地方都可安裝光伏系統。在輻照不好或者夜間，光伏系統通過(guò)對蓄電池進(jìn)行充放電實(shí)現連續運行。
不過(guò)，他也指出，規?；夥娬救舨捎眯铍姵貎δ?，其成本仍然較高，且蓄電池的使用壽命有待考驗。
而太陽(yáng)能光熱利用中除了可以通過(guò)材料吸收太陽(yáng)輻射光譜中不同波長(cháng)的光能并將其轉化為熱能供直接使用外，還可以利用聚光器將低密度的太陽(yáng)能匯聚到焦斑處，使其生成高密度的能量，然后由工作流體將其轉化成熱能，再利用熱能進(jìn)行發(fā)電。聚光器的聚焦方式有點(diǎn)聚焦、線(xiàn)聚焦等幾種，對應產(chǎn)生了碟式、塔式、槽式及菲涅爾式等幾種主要的太陽(yáng)能熱發(fā)電形式，
因此與常規火電站相比，太陽(yáng)能熱發(fā)電系統的“熱—功—電”轉換環(huán)節所采用的熱力循環(huán)模式及設備基本是相同的。在輻照連續的條件下，太陽(yáng)能熱發(fā)電站可以直接產(chǎn)生與火電站完全相同的滿(mǎn)足電網(wǎng)品質(zhì)要求的交流電，保證電網(wǎng)的電壓和頻率穩定。
但太陽(yáng)輻射能本身具有隨季節、白天時(shí)段不同而不連續變化的特點(diǎn)，受天氣條件影響較大。儲熱材料技術(shù)的發(fā)展，已為實(shí)現規?；€定運行的太陽(yáng)能熱發(fā)電站提供了可能?！霸诤线m的選址區域，帶有一定容量?jì)嵯到y的太陽(yáng)能熱發(fā)電站，將不僅可產(chǎn)生滿(mǎn)足用戶(hù)需求的電能，還能根據電網(wǎng)中用電負荷的變化，起到調峰作用”，李濤指出。
另外從實(shí)際電站運行的角度來(lái)看，太陽(yáng)能熱發(fā)電比太陽(yáng)能光伏發(fā)電有對現有火電站及電網(wǎng)系統更好的兼容性。但是，相比光伏發(fā)電，對能夠體現太陽(yáng)能熱發(fā)電經(jīng)濟性所需要的太陽(yáng)能輻射資源及規?；萘康囊笠哺?。
當然，他也指出，“建立具有經(jīng)濟性的規?；?yáng)能熱發(fā)電站，同時(shí)需要大片的土地及豐富的太陽(yáng)能直射資源?！辈贿^(guò)，中國的沙化土地面積達169萬(wàn)平方公里，其中有水力和電網(wǎng)資源的沙地約有30萬(wàn)平方公里，有充分的土地資源條件發(fā)展太陽(yáng)能熱發(fā)電。而且根據全國700多個(gè)氣象站長(cháng)期觀(guān)察積累的資料表明，中國各地的太陽(yáng)能輻射年總量大致在831-2333kwh/m2之間，其平均值約為1628kwh/m2。尤其在西藏西部、新疆東南部、青海西部及甘肅西部等地區，年輻射總量可達1855-2333kwh/m2，滿(mǎn)足建造具有經(jīng)濟性的規?；?yáng)能熱發(fā)電站所對應的輻射資源要求。
“太陽(yáng)能熱發(fā)電相比其他幾種可再生能源及燃煤、天然氣發(fā)電，單位容量電站在其生命周期內所排放的溫室氣體CO2量也是最低的”，李濤指出。
商化技術(shù)研發(fā)趨熱
20世紀70年代出現的石油危機所導致的能源供應不穩定，使得當時(shí)主要發(fā)達國家包括美國、德國、西班牙、法國、意大利、日本、以色列等開(kāi)始了太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的研究，并建立了一系列的各種形式的示范電站，不過(guò)在整個(gè)20世紀除了槽式之外，其他形式的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)均處于研究及示范階段，未有規?；纳虡I(yè)電站建成運行。
最典型的槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統是上世紀80年代，在美國加州建造的9座槽式太陽(yáng)能熱電站SEGS，總電功率達到354MW，投資12億美元，這是迄今為止最早實(shí)現大型商業(yè)化運行的太陽(yáng)能熱電站，
位于西班牙的AndasolI是歐洲第一座大型槽式商業(yè)化電站，由德國SolarMillennium公司和ACS/Cobra合作開(kāi)發(fā)建設。該電站采用熔融鹽蓄熱，可以滿(mǎn)負荷運行7.5小時(shí)。該電站已于2008年底投入試運行，上網(wǎng)電價(jià)為21歐分/kWh。
美國和西班牙是建造塔式太陽(yáng)能熱電站較早的國家，國外已經(jīng)建成的主要塔式電站如2007年3月西班牙建造的PS10投入商業(yè)運行，該項目發(fā)電功率為l1MWe。
近幾年隨著(zhù)全球氣候環(huán)境和能源問(wèn)題的日益嚴峻，太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)因其具有替代常規火電站的規?；瘽撃芗俺杀鞠陆档某浞挚尚行?，已進(jìn)入全世界太陽(yáng)能熱利用的熱點(diǎn)領(lǐng)域。
中國對太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的研究起步較晚，美國加州SEGS槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站的成功運行引起了中國的廣泛關(guān)注，并曾計劃引進(jìn)該類(lèi)機組在西藏拉薩建立一座槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站。國家“八五”計劃也安排了小型部件和材料的攻關(guān)項目。
目前，中國對太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的研究給予了相當大的重視，國家在“十一五”計劃中安排了上億資金以開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)。中國科學(xué)院工程熱物理研究所和電工研究所進(jìn)行了一些部件和材料的研究。目前，中科院電工研究所建立了一套1MW塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統，正在進(jìn)行實(shí)驗研究。
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