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最近国家能源局副局长吴吟在公开场合讲话指出,“十二五”期间,太阳能可能呈现出类似风能在“十一五”期间的高速发展态势。北京工业大学教授马重芳表示,光热发电是可再生能源领域继风电、光伏发电之后的第三个科技神话。
而目前光热发电产业现状如何?光热发电能够向风电的发展寻求哪些精神财富?科技部首席科学家黄湘接受了采访。
风电为光热发电提供镜鉴
黄湘表示,化石能源发电是一种可控的发电形式,而可再生能源的发电,绝大多数是不可控或有条件可控的发电形式。风力发电的历史对太阳能利用提供了很多参考。
黄湘指出,风电就是一种典型的不可控发电形式,用风力发电只完成了工作的一半,风电输出功率随风力的变化而变化。电网的接纳是有限度的,随着风力发电装机容量的增加,电网的消纳将越来越难。这两年全国风电运行小时数不断下降,就是不得已弃风造成的,这种状态会由于风电装机容量的增大而越来越严重。近来,气象预测法提高风电并网规模,风—光—电互补的形式和分布式等技术的应用,就是为了解决风电无序上网的难题。但是,这些都无法从根本上解决大规模风电上网的境况。一些有识之士也提出采用风电—压缩空气储气的方式,用来调整风电的波动,使风电上网比例进一步增加。
黄湘认为,将来太阳能发电普及了,这一困难也会出现。因为太阳能发电过程输出负荷和电网负荷的波形基本吻合,即电网出现最大负荷时,也是太阳能发电的最大输出负荷时间。因此,如果太阳能光伏发电和热发电的发展规模类似当前的风电时,电网对太阳能发电的容纳程度会大大高于风电;其次,太阳能的利用要解决连续发电问题,即晚上如何发电,太阳能热发电通过储热和延时利用,将白天的太阳能用于夜晚发电,这就是近10年国际上和中国正在积极技术攻关的难题。国际上在中小型机组上应用已经成功了,中国要加紧努力。
“这种储热—延时发电的技术,在热电转换过程中是效率最高的发电形式,与电能—压缩空气转换、抽水蓄能等相比,具有更高的转换效率和更低的制造和运行成本,这一点决定了太阳能热发电具有的研究价值。”黄湘强调说。
太阳能储能发电的最佳形式
“最佳的太阳能储能发电形式尚未被证实,现阶段大家正在探索和寻找。”黄湘介绍说,要解决储能和发电的最佳结合,研究重点要放到发电介质上,目前蓄热介质有蒸汽、导热油和熔融盐等,而储能采用蒸汽成本太高,技术上已证明是不经济的。全球各地的太阳能电站实验过各种形式,比如以蒸汽为介质的无蓄热发电,导热油为介质的无蓄热、少蓄热发电,熔融盐为介质的大容量蓄热发电。其中采用熔融盐蓄热的有西班牙Andasol1电站可储热7.5小时发电量,意大利Archimede和西班牙Andasol电站可储热15小时发电量,目前均已经投入运行,后两座电站可连续24小时发电。
但是,目前用于太阳能热发电的熔融盐,在运行温度范围内,常温下为固体,到达一定温度(如200度左右)成为液体,这就给电站运行带来了安全隐患,我们需要找到液态熔点更低的熔融盐,国内学者已经研究出熔点接近100度的熔融盐。最佳的介质是在常温下就是液体,工作温度范围和常压下不发生气化,同时单位储热量要大,导热性能要好,流动性要好。这些条件对材料来讲太苛刻,但这样的蓄热介质才是太阳能热发电的最佳储热介质,现代科技发展很快,万一实际环境中没有或制造不出这样的介质,我们仍希望有更接近这些条件的新材料被发现。
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