太陽能資源未來發展前景無限

 

　　當人們提到太陽能熱利用時，總是首先想到“生產熱水”這一簡單的功能，然而技術的發展早已突破了人們的想象，在低碳經濟時代，天津太陽能熱水器利用的范圍可以被拓展到工業節能的廣泛領域。

　　中國國際工程咨詢公司的專家李濤在接受《中國投資》采訪時表示，實際上，太陽能熱利用主要分為低溫熱利用、中溫熱利用和高溫熱利用。太陽能熱水器只是低溫的太陽能利用，是太陽能熱利用的很小部分。實際上太陽能還有很多可利用領域，尤其是在中高溫的領域。

　　“在中國，工業用能約占70%的能耗，因此工業中高溫用熱已經成為目前高能耗的主要來源。在太陽能的中高溫應用領域方面，如太陽能熱發電、取暖、制冷、海水淡化、啤酒發酵等，我國目前基本上還是一片空白。”李濤說。

　　光伏與光熱之區別

　　太陽能無疑是目前地球上可以開發的最大可再生能源。根據對到達地球上的太陽輻射能量進行轉化形式的不同，太陽能的利用可以分為光熱和光伏兩大類別。

　　光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。

　　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能熱水器、太陽能建筑供暖制冷、太陽能海水淡化、太陽能干燥等；高溫熱利用主要包括太陽能熱發電及太陽能熱化學等。

　　目前，太陽能熱發電技術主要包括4類，槽式、線性菲涅爾式、碟式及塔式。其中，槽式和塔式太陽能熱發電站目前均已實現了商業化運行，而碟式及線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，光伏發電最大的優勢是應用場合沒有明顯限制，有陽光資源的地方都可安裝光伏系統。在輻照不好或者夜間，光伏系統通過對蓄電池進行充放電實現連續運行。

　　不過，他也指出，規模化光伏電站若采用蓄電池儲能，其成本仍然較高，且蓄電池的使用壽命有待考驗。

　　而太陽能光熱利用中除了可以通過材料吸收太陽輻射光譜中不同波長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，再利用熱能進行發電。聚光器的聚焦方式有點聚焦、線聚焦等幾種，對應產生了碟式、塔式、槽式及菲涅爾式等幾種主要的太陽能熱發電形式，

　　因此與常規火電站相比，太陽能熱發電系統的“熱—功—電”轉換環節所采用的熱力循環模式及設備基本是相同的。在輻照連續的條件下，太陽能熱發電站可以直接產生與火電站完全相同的滿足電網品質要求的交流電，保證電網的電壓和頻率穩定。

　　但太陽輻射能本身具有隨季節、白天時段不同而不連續變化的特點，受天氣條件影響較大。儲熱材料技術的發展，已為實現規模化穩定運行的太陽能熱發電站提供了可能。“在合適的選址區域，帶有一定容量儲熱系統的太陽能熱發電站，將不僅可產生滿足用戶需求的電能，還能根據電網中用電負荷的變化，起到調峰作用”，李濤指出。

　　另外從實際電站運行的角度來看，太陽能熱發電比太陽能光伏發電有對現有火電站及電網系統更好的兼容性。但是，相比光伏發電，對能夠體現太陽能熱發電經濟性所需要的太陽能輻射資源及規模化容量的要求也更高。

　　當然，他也指出，“建立具有經濟性的規模化太陽能熱發電站，同時需要大片的土地及豐富的太陽能直射資源。”不過，中國的沙化土地面積達169萬平方公里，其中有水力和電網資源的沙地約有30萬平方公里，有充分的土地資源條件發展太陽能熱發電。而且根據全國700多個氣象站長期觀察積累的資料表明，中國各地的太陽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，滿足建造具有經濟性的規模化太陽能熱發電站所對應的輻射資源要求。

　　“太陽能熱發電相比其他幾種可再生能源及燃煤、天然氣發電，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。

　　商化技術研發趨熱

　　20世紀70年代出現的石油危機所導致的能源供應不穩定，使得當時主要發達國家包括美國、德國、西班牙、法國、意大利、日本、以色列等開始了太陽能熱發電技術的研究，并建立了一系列的各種形式的示范電站，不過在整個20世紀除了槽式之外，其他形式的太陽能熱發電技術均處于研究及示范階段，未有規模化的商業電站建成運行。

　　最典型的槽式太陽能熱發電系統是上世紀80年代，在美國加州建造的9座槽式太陽能熱電站SEGS，總電功率達到354MW，投資12億美元，這是迄今為止最早實現大型商業化運行的太陽能熱電站，

　　位于西班牙的AndasolI是歐洲第一座大型槽式商業化電站，由德國SolarMillennium公司和ACS/Cobra合作開發建設。該電站采用熔融鹽蓄熱，可以滿負荷運行7.5小時。該電站已于2008年底投入試運行，上網電價為21歐分/kWh。

　　美國和西班牙是建造塔式太陽能熱電站較早的國家，國外已經建成的主要塔式電站如2007年3月西班牙建造的PS10投入商業運行，該項目發電功率為l1MWe。

　　近幾年隨著全球氣候環境和能源問題的日益嚴峻，太陽能熱發電技術因其具有替代常規火電站的規模化潛能及成本下降的充分可行性，已進入全世界太陽能熱利用的熱點領域。

　　中國對太陽能熱發電技術的研究起步較晚，美國加州SEGS槽式太陽能熱發電站的成功運行引起了中國的廣泛關注，并曾計劃引進該類機組在西藏拉薩建立一座槽式太陽能熱發電站。國家“八五”計劃也安排了小型部件和材料的攻關項目。

　　目前，中國對太陽能熱發電技術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發太陽能熱發電技術。中國科學院工程熱物理研究所和電工研究所進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塔式太陽能熱發電系統，正在進行實驗研究。

　　

 

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