太陽能光熱發(fā)電 續(xù)寫新能源的科技神話

    ——訪科技部“高效規(guī)模化太陽能熱發(fā)電的基礎(chǔ)研究”項目首席科學(xué)家黃湘

    業(yè)內(nèi)人士預(yù)言，“十二五”期間，太陽能可能呈現(xiàn)出類似風(fēng)能在“十一五”期間的高速發(fā)展態(tài)勢。更有專家表示，光熱發(fā)電是可再生能源領(lǐng)域繼風(fēng)電、光伏發(fā)電之后新能源領(lǐng)域的“第三個科技神話”。近日，科技部“高效規(guī)模化太陽能熱發(fā)電的基礎(chǔ)研究”項目首席科學(xué)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(lǐng)域。

    記者：太陽能光熱發(fā)電被寄予很高的期待，其技術(shù)難點在哪里？

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

    記者：這種技術(shù)對光熱發(fā)電具有什么樣的意義？

    黃湘：這種儲熱—延時發(fā)電的技術(shù)，在熱電轉(zhuǎn)換過程中是效率最高的發(fā)電形式，與電能—壓縮空氣轉(zhuǎn)換、抽水蓄能等相比，具有更高的轉(zhuǎn)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(fā)電具有的研究價值。

    記者：那什么才是太陽能儲能發(fā)電的最佳形式？

    黃湘：最佳的太陽能儲能發(fā)電形式尚未被證實，現(xiàn)階段大家正在探索和尋找。要解決儲能和發(fā)電的最佳結(jié)合，研究重點要放到發(fā)電介質(zhì)上，目前蓄熱介質(zhì)有蒸汽、導(dǎo)熱油和熔融鹽等，而儲能采用蒸汽作為儲熱介質(zhì)，使設(shè)備成本增加，技術(shù)上已證明是不經(jīng)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(zhì)的無蓄熱發(fā)電，導(dǎo)熱油為介質(zhì)的無蓄熱、少蓄熱發(fā)電，熔融鹽為介質(zhì)的大容量蓄熱發(fā)電。目前，國際上采用熔融鹽蓄熱的電站最高可連續(xù)24小時發(fā)電。

    記者：這是不是說明技術(shù)瓶頸已經(jīng)突破了呢？

    黃湘：雖然這一技術(shù)已經(jīng)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(fā)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(zhì)是在常溫下就是液體，工作溫度范圍和常壓下不發(fā)生氣化，同時單位儲熱量要大，導(dǎo)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(tài)熔點更低的熔融鹽，國內(nèi)學(xué)者已經(jīng)研究出熔點接近100度的熔融鹽。

    記者：發(fā)電成本是新能源發(fā)展的關(guān)鍵，太陽能熱發(fā)電成本能否隨著規(guī)模的擴大而降低？

    黃湘：的確，光熱發(fā)電的成本決定了其前途。光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化后，上網(wǎng)電價將有較大幅度下降，并逐步接近現(xiàn)行風(fēng)電標桿電價。

    按照科技部的規(guī)劃，2011年底將驗收1兆瓦實驗電站及研究基地。技術(shù)可行性得到證實之后，將逐步在2015年建設(shè)10兆瓦~100兆瓦示范電站；2020年建成荒漠地區(qū)100兆瓦~1000兆瓦商業(yè)實用電站；預(yù)計2020年后，光熱發(fā)電開始規(guī)模化建設(shè)。

    記者：光熱發(fā)電的成本優(yōu)勢在哪里？

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

    再說，任何可再生能源發(fā)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(fā)電的單位造價較高，但成本下降空間大，一旦光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)步入正軌，且實現(xiàn)規(guī)模化、商業(yè)化發(fā)展后，建設(shè)成本將會達到合理程度。