太陽(yáng)能資源未來(lái)發(fā)展前景無(wú)限
當(dāng)人們提到太陽(yáng)能熱利用時(shí)，總是首先想到“生產(chǎn)熱水”這一簡(jiǎn)單的功能，然而技術(shù)的發(fā)展早已突破了人們的想象，在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代，天津太陽(yáng)能熱水器利用的范圍可以被拓展到工業(yè)節(jié)能的廣泛領(lǐng)域。
中國(guó)國(guó)際工程咨詢(xún)公司的專(zhuān)家李濤在接受《中國(guó)投資》采訪時(shí)表示，實(shí)際上，太陽(yáng)能熱利用主要分為低溫?zé)崂谩⒅袦責(zé)崂煤透邷責(zé)崂?。太?yáng)能熱水器只是低溫的太陽(yáng)能利用，是太陽(yáng)能熱利用的很小部分。實(shí)際上太陽(yáng)能還有很多可利用領(lǐng)域，尤其是在中高溫的領(lǐng)域。
“在中國(guó)，工業(yè)用能約占70%的能耗，因此工業(yè)中高溫用熱已經(jīng)成為目前高能耗的主要來(lái)源。在太陽(yáng)能的中高溫應(yīng)用領(lǐng)域方面，如太陽(yáng)能熱發(fā)電、取暖、制冷、海水淡化、啤酒發(fā)酵等，我國(guó)目前基本上還是一片空白。”李濤說(shuō)。
光伏與光熱之區(qū)別
太陽(yáng)能無(wú)疑是目前地球上可以開(kāi)發(fā)的最大可再生能源。根據(jù)對(duì)到達(dá)地球上的太陽(yáng)輻射能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化形式的不同，太陽(yáng)能的利用可以分為光熱和光伏兩大類(lèi)別。
光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)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(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能建筑供暖制冷、太陽(yáng)能海水淡化、太陽(yáng)能干燥等；高溫?zé)崂弥饕ㄌ?yáng)能熱發(fā)電及太陽(yáng)能熱化學(xué)等。
目前，太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)主要包括4類(lèi)，槽式、線性菲涅爾式、碟式及塔式。其中，槽式和塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站目前均已實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化運(yùn)行，而碟式及線性菲涅爾式則分別處于樣機(jī)示范及系統(tǒng)示范階段。
李濤告訴記者，光伏發(fā)電最大的優(yōu)勢(shì)是應(yīng)用場(chǎng)合沒(méi)有明顯限制，有陽(yáng)光資源的地方都可安裝光伏系統(tǒng)。在輻照不好或者夜間，光伏系統(tǒng)通過(guò)對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行。
不過(guò)，他也指出，規(guī)?；夥娬救舨捎眯铍姵貎?chǔ)能，其成本仍然較高，且蓄電池的使用壽命有待考驗(yàn)。
而太陽(yáng)能光熱利用中除了可以通過(guò)材料吸收太陽(yáng)輻射光譜中不同波長(zhǎng)的光能并將其轉(zhuǎn)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(yáng)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(zhuǎn)化成熱能，再利用熱能進(jìn)行發(fā)電。聚光器的聚焦方式有點(diǎn)聚焦、線聚焦等幾種，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生了碟式、塔式、槽式及菲涅爾式等幾種主要的太陽(yáng)能熱發(fā)電形式，
因此與常規(guī)火電站相比，太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的“熱—功—電”轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)所采用的熱力循環(huán)模式及設(shè)備基本是相同的。在輻照連續(xù)的條件下，太陽(yáng)能熱發(fā)電站可以直接產(chǎn)生與火電站完全相同的滿(mǎn)足電網(wǎng)品質(zhì)要求的交流電，保證電網(wǎng)的電壓和頻率穩(wěn)定。
但太陽(yáng)輻射能本身具有隨季節(jié)、白天時(shí)段不同而不連續(xù)變化的特點(diǎn)，受天氣條件影響較大。儲(chǔ)熱材料技術(shù)的發(fā)展，已為實(shí)現(xiàn)規(guī)模化穩(wěn)定運(yùn)行的太陽(yáng)能熱發(fā)電站提供了可能。“在合適的選址區(qū)域，帶有一定容量?jī)?chǔ)熱系統(tǒng)的太陽(yáng)能熱發(fā)電站，將不僅可產(chǎn)生滿(mǎn)足用戶(hù)需求的電能，還能根據(jù)電網(wǎng)中用電負(fù)荷的變化，起到調(diào)峰作用”，李濤指出。
另外從實(shí)際電站運(yùn)行的角度來(lái)看，太陽(yáng)能熱發(fā)電比太陽(yáng)能光伏發(fā)電有對(duì)現(xiàn)有火電站及電網(wǎng)系統(tǒng)更好的兼容性。但是，相比光伏發(fā)電，對(duì)能夠體現(xiàn)太陽(yáng)能熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)性所需要的太陽(yáng)能輻射資源及規(guī)?；萘康囊笠哺?。
當(dāng)然，他也指出，“建立具有經(jīng)濟(jì)性的規(guī)?；?yáng)能熱發(fā)電站，同時(shí)需要大片的土地及豐富的太陽(yáng)能直射資源?！辈贿^(guò)，中國(guó)的沙化土地面積達(dá)169萬(wàn)平方公里，其中有水力和電網(wǎng)資源的沙地約有30萬(wàn)平方公里，有充分的土地資源條件發(fā)展太陽(yáng)能熱發(fā)電。而且根據(jù)全國(guó)700多個(gè)氣象站長(zhǎng)期觀察積累的資料表明，中國(guó)各地的太陽(yáng)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(qū)，年輻射總量可達(dá)1855-2333kwh/m2，滿(mǎn)足建造具有經(jīng)濟(jì)性的規(guī)模化太陽(yáng)能熱發(fā)電站所對(duì)應(yīng)的輻射資源要求。
“太陽(yáng)能熱發(fā)電相比其他幾種可再生能源及燃煤、天然氣發(fā)電，單位容量電站在其生命周期內(nèi)所排放的溫室氣體CO2量也是最低的”，李濤指出。
商化技術(shù)研發(fā)趨熱
20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的石油危機(jī)所導(dǎo)致的能源供應(yīng)不穩(wěn)定，使得當(dāng)時(shí)主要發(fā)達(dá)國(guó)家包括美國(guó)、德國(guó)、西班牙、法國(guó)、意大利、日本、以色列等開(kāi)始了太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的研究，并建立了一系列的各種形式的示范電站，不過(guò)在整個(gè)20世紀(jì)除了槽式之外，其他形式的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)均處于研究及示范階段，未有規(guī)?；纳虡I(yè)電站建成運(yùn)行。
最典型的槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)是上世紀(jì)80年代，在美國(guó)加州建造的9座槽式太陽(yáng)能熱電站SEGS，總電功率達(dá)到354MW，投資12億美元，這是迄今為止最早實(shí)現(xiàn)大型商業(yè)化運(yùn)行的太陽(yáng)能熱電站，
位于西班牙的AndasolI是歐洲第一座大型槽式商業(yè)化電站，由德國(guó)SolarMillennium公司和ACS/Cobra合作開(kāi)發(fā)建設(shè)。該電站采用熔融鹽蓄熱，可以滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行7.5小時(shí)。該電站已于2008年底投入試運(yùn)行，上網(wǎng)電價(jià)為21歐分/kWh。
美國(guó)和西班牙是建造塔式太陽(yáng)能熱電站較早的國(guó)家，國(guó)外已經(jīng)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(yè)運(yùn)行，該項(xiàng)目發(fā)電功率為l1MWe。
近幾年隨著全球氣候環(huán)境和能源問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)因其具有替代常規(guī)火電站的規(guī)?；瘽撃芗俺杀鞠陆档某浞挚尚行?，已進(jìn)入全世界太陽(yáng)能熱利用的熱點(diǎn)領(lǐng)域。
中國(guó)對(duì)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的研究起步較晚，美國(guó)加州SEGS槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站的成功運(yùn)行引起了中國(guó)的廣泛關(guān)注，并曾計(jì)劃引進(jìn)該類(lèi)機(jī)組在西藏拉薩建立一座槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站。國(guó)家“八五”計(jì)劃也安排了小型部件和材料的攻關(guān)項(xiàng)目。
目前，中國(guó)對(duì)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的研究給予了相當(dāng)大的重視，國(guó)家在“十一五”計(jì)劃中安排了上億資金以開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)。中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所和電工研究所進(jìn)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(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
天津桑樂(lè)太陽(yáng)能
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