太陽能發(fā)電的新思路

周軍

大家對(duì)光伏發(fā)電非常熟悉。它是直接把光能通過光伏組件轉(zhuǎn)換為電能。光伏發(fā)電雖然易施工、易維護(hù)，但占地面積大、受天氣條件影響大，陰天發(fā)電量很低，夜晚不發(fā)電。目前，科學(xué)家正在考慮使用光熱發(fā)電。

光熱發(fā)電是將光能轉(zhuǎn)換成熱能儲(chǔ)存起來，然后再進(jìn)行發(fā)電，采用成熟儲(chǔ)熱技術(shù)的光熱發(fā)電可實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)穩(wěn)定持續(xù)供電。在光熱發(fā)電的過程中，傳熱、儲(chǔ)熱的“中介”就是熔融鹽。熔融鹽是鹽的熔融態(tài)液體，形成熔融態(tài)的無機(jī)鹽，其固態(tài)大部分為離子晶體，在高溫下熔化后形成離子熔體。

太陽能熱發(fā)電被認(rèn)為是可再生能源發(fā)電中最有前途的發(fā)電方式，而傳熱、儲(chǔ)熱技術(shù)是太陽能高溫?zé)岚l(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)。其基本原理是把太陽的熱量收集起來，將能量轉(zhuǎn)入鹽中使其融化;這時(shí)，鹽的溫度能達(dá)到幾百攝氏度，再通過它傳熱。在整個(gè)發(fā)電裝置中，主要涉及三個(gè)部分：一是太陽能的匯集，二是熔融鹽的存儲(chǔ)，三是能量交換和轉(zhuǎn)換。

太陽能匯集的原理就和小學(xué)《科學(xué)》課本上那個(gè)聚光的“鏡面大鍋”有些相似。比如槽式太陽能熱發(fā)電就是利用拋物線形的聚光鏡，將太陽光的熱能聚合到集熱管，使得集熱管中的鹽升溫，直至熔化成液態(tài)。

高溫的液態(tài)鹽循環(huán)流動(dòng)，通過熱量交換的循環(huán)將水變成水蒸氣，再用蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電。整個(gè)過程中，熔融鹽和水互不干涉，都是可以循環(huán)利用的。

這個(gè)叫鹽的媒介并不一定是食鹽（氯化鈉），而是各種無機(jī)鹽，例如氯化鉀、硝酸鉀等。它可以是用同一類熔融鹽按照一定比例混合而成，也可以是用不同種類的熔融鹽按照一定的配方混合，形成多種新型混合共晶熔融鹽。

我國于2016年8月20日并網(wǎng)發(fā)電的中控太陽能德令哈10MW塔式熔鹽光熱電站，建于青海省海西州德令哈市。它以二元硝酸鹽作為吸熱、儲(chǔ)熱介質(zhì)。它是我國首個(gè)投入運(yùn)行的以熔融鹽為傳熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)的塔式項(xiàng)目，也是繼西班牙、美國之后全球第三座商業(yè)化運(yùn)行的熔融鹽塔式電站。

從理論到產(chǎn)業(yè)如何走得順暢，仍然是需要科學(xué)家們探索的問題。此前，科學(xué)家們已經(jīng)解決了儲(chǔ)能和經(jīng)濟(jì)型難題，例如，在塔式的熔融鹽發(fā)電場上利用大規(guī)模定日鏡場收集太陽能，將熔融鹽加熱并進(jìn)行儲(chǔ)存，再根據(jù)電網(wǎng)的指令調(diào)度。由于帶有儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、可調(diào)度的電力輸出。光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈也基本不會(huì)出現(xiàn)光伏電池板生產(chǎn)過程中的高耗能、高污染等問題，而且它的發(fā)展對(duì)我國目前產(chǎn)能過剩的玻璃和鋼鐵產(chǎn)業(yè)有極強(qiáng)的帶動(dòng)作用。光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)值將高于光伏。

除了熔融鹽之外，人們還通過導(dǎo)熱油作為介質(zhì)利用太陽能，也是通過拋物線形的聚光鏡將太陽能聚到集熱管中，管中流動(dòng)的是導(dǎo)熱油，而不是熔融鹽，通過熱油將海水蒸發(fā)冷凝后實(shí)現(xiàn)淡化。無論采取哪種介質(zhì)，它們都要有“海綿”的特性，能將太陽能吸收到“體內(nèi)”，并在需要的時(shí)候釋放出來，通過自己的“吸、吐”，實(shí)現(xiàn)太陽能的“時(shí)空旅行”。6F2BB1F2-6FD9-4B5D-B53D-4CF8747D19FA