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王之江院士:关于及早建设太阳能热电厂的建议

   2007-06-27 中国科技信息网ne21.com39720

    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

 
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