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王之江院士关于及早建设太阳能热电厂的建议
http://cn.newmaker.com 6/26/2007 4:45:00 PM  佳工机电网
王之江院士关于及早建设太阳能热电厂的建议太阳是一个十分巨大的能源,它送到地球的光功率就有12万TW。与此相比,现在人类社会的总能耗约13TW,全世界发电装机容量不到4TW,都比太阳送到地球的光功率小得多。地球上的所有石油资源相应的能量,只相当太阳在一天半时间内供应给地球的光能。再者,由于能源危机以及对环境污染的忧虑,一些发达国家早在上世纪七十年代,就开始投资于工业开发太阳能

上世纪七十年代,全世界投入太阳能热电CSP(Concentrating Solar Power)研究开发的经费规模约有五亿美元,多种方案的太阳能实验热电站从而在各国建成。其中,从1984到1990年,美国在加州莫哈夫沙漠(Majave Desert)地区相继建成九个槽式太阳能热电站(Trough,“SEGS 1…1X”)。其发电功率分别为14MW、6×30MW和2×80MW。这组总功率354MW的电站建成后,一直向加州电网供电至今,累计供电12TWh,其中新装置的电效率已达30%。

然而,由于1991年到1992年油价下跌,CSP失去开发经费,承包SEGS的公司Luz因而破产。

欧洲对CSP开发作笫二轮投资(Euro Trough)是受1986年切尔诺贝利(Tschernobyl)核电站事故的影响,对Trough技术也做了进一步开发。2001年“9·11”事件后油价上涨,才形成CSP电厂建设的笫二次机遇。一些国家和地区(如西班牙和美国加州)为鼓励发展可持续能源( Renewable Energy )相继立法,也极大促进了太阳能热电的建设。现在已经有不少公司介入这个领域。

通过三十多年的研究开发实践,在国际间现在已有一些共识,即太阳能热电站(CSP),尤其槽式太阳能热电站(Trough),是最便宜的太阳能。一些科技会议和项目计划对有关技术的研究、开发和推广起到了重要的作用,例如:

——2007 Parabolic Trough Technology Workshop, March 8-9(会议文集可由www.nrel.gov/csp/trough/下载)。此国际会议有欧美国家120多人参加,包括不少公司。会议目的是交流技术,交流建设项目,推广Trough工业,鼓励工业界进入此领域。

——U.S. DOE Basic Energy Science Workshop on Solar Energy Utilization, April 18-21,2005(会议资料可从www.physicstoday.org 下载)。此会议的主题是开拓太阳能基础研究领域,也对已有工业技术进行讨论和评价,包括对CSP的判断等。摘要发表在Physics Today,March,2007。

——SolarPACES是IEA (International Energy Agency)的一项国际合作计划(www.solarpaces.org),目标是在2015年前建设5000MW CSP太阳能热电站。

此组织在2000年有十四个成员(澳大利亚、巴西、埃及、欧共体、法国、以色列、德国、墨西哥、俄国、西班牙、南非、瑞士、英国及美国)。已经建成和正在建设的项目包括:阿尔及利亚,埃及,墨西哥,摩洛哥,印度等国30MW;伊朗60MW;南非100MW;西班牙12×50MW;以色列5×100MW;美国3000MW等太阳能热电站。其中,除南非为塔式CSP外,其他都是槽式(Trough)。希腊50MW和意大利ENEA 40MW Trough,不属此范围。ENEA某些技术也许比SEGS先进。

——TRANS-CSP规划。这是在德国政府支持下,联合埃及、阿尔及利亚和约旦的能源部门于2006年完成的规划。TRANS-CSP大概是这方面雄心最大的规划,其目标要在2050年前,在中东和北非建设多个CSP电站,将电力通过直流高压线送到欧洲(共102GW/707TWh/y,占欧洲供电15%)。这份很长的规划(最终报告可由www.dlr.de下载)对于欧洲发展各种能源的现状和前景,从天时地利到人和,做了多方位考察,规划了各种能源的发展前景。

已经开发的CSP实验热电站,主要有三种形式,即槽式、塔式和碟式。槽式采用柱形抛物线反射镜将日光聚焦于吸收管,加热管内液体,此液体加热蒸气发电的过程与常规电厂相同。塔式采用大量分立的抛物面反射镜,将日光都聚集在塔顶的公共吸收体,加热吸收体内液体。碟式将单个抛物镜与吸收体及发电机联成一体,跟踪太阳运动,属小型发电站。初期的实验认为,槽式仅能得到摄氏400度的蒸气;碟式可达摄氏650度;塔式可达摄氏1500度。高温有利于提高热机效率。但从多年的实践表明,槽式具有综合优势,能提供最便宜的电力,是现在工业推广的主要形式。

现在的Trough电站电价,为每度电(KWh)10~20美分,与地区日照水平及电站规模相关,已与美国加州夏季峰值电价相同。一般估计十年内会降到4~6美分。Trough的各个技术环节仍在不断改进中,包括反射镜的形式和参数、镜面材料和结构、吸收体绝热技术、吸收体表面涂层、所用吸热液体材料、储热罐、装校调正检测技术等。例如,ENEA和欧洲一些已建成Trough的技术性能已使蒸汽温度达到550摄氏度。

CSP有一系列优点:不产生废料;对环境友好;可利用荒漠作为能源基地;所用器材都容易得到;它可以与燃料电站组成共同体ISCC (Integrated Solar Combined Cycle)等。ISCC的电价水平现就可降到6美分,近期内会再降到5美分。另外,若同时利用太阳能于海水脱盐来供应淡水,太阳能的利用率可提高到55%。与某些可持续能源(Renewable Energy)不同,还可按需要发电。

为此,特提出如下建议:

(1)借鉴TRAN-CSP,我国应制定一个针对各种能源的近期与长远发展目标。
(2)国家应鼓励可持续能源(Renewable Energy)优先发展并进行相应立法。
(3)及早建设我国大型太阳能热电厂。扶植Trough部件加工工业,进一步降低其成本,提高我国参与相关行业国际竞争的能力。

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