太阳能热发电推进能源革命

阳能热发电技术是一种太阳能高温热利用技术，作为一种开发潜力巨大的新能源和可再生能源开发技术，美国、西班牙、以色列、意大利、澳大利亚、日本等国家都投入了大量资金和人力进行研究，取得了大量科研成果，先后建立了数座太阳能热发电电站示范工程，目前该项技术已经处于商业化应用前期、工业化应用初期。
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热利用技术问鼎太阳能
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 今年１月，南京玻璃纤维研究设计院下属的春辉公司与以色列魏兹曼研究院Ｅ．Ｄ．Ｉ．Ｇ公司在南京签约，将集双方的专利技术，在南京市江宁区建设国内第一座太阳能热发电示范电站，预计今年底上网发电。该工程主持人、具有“阳光院士”之称的中国工程院院士张耀明在接受采访时表示，“一期规模虽然只有区区７０千瓦，但江宁工程是用国际最高水平的技术尝试太阳能的热利用，一旦开发成功，对我国的能源紧缺和环保难题将是一大贡献。”
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值得一提的是，与“太阳能路灯”、“太阳能家庭发电站”、“太阳能光伏发电”技术不同的是，太阳能热发电技术属于太阳能的“热利用技术”，可实现大功率交流发电和替代常规能源，在热利用技术中最具革命性。研究成果表明，太阳能热发电是最可能引起能源革命，实现大功率发电、替代常规能源的经济手段之一，将完全有可能给紧张的能源问题带来革命性的解决方案，未来的太阳能热发电成本将可以实现５美分／度的目标。面对严峻的能源形势和生态压力，发展我国自主知识产权的太阳能热发电技术意义重大，前景广阔。但是，由于该项技术涉及面广，集成度高，难度大，在我国虽然经过部分子课题的研究，但一直未能在关键技术和设备上取得突破，与国外差距较大。
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据张耀明院士介绍，“太阳能热发电，就是利用集热器，将太阳辐射能转化成热能，并通过热力循环过程发电。”目前国际公认的有塔式、槽式、碟式３种系统，尽管目前都处于示范阶段，但塔式系统以其规模大、热损耗小和温度高等特点已显露出优势，此次江宁示范电站采用的正是塔式系统，它利用众多的定日镜，将太阳热辐射反射到高塔顶部的接收器，加热工作介质产生过热蒸汽或高温高压空气，驱动蒸汽轮机或燃气轮机发电机组发电，将太阳能转化为电能。现为中国玻璃工业协会会长的张耀明院士是中国多组份玻璃光纤领域的开拓者，也是塑料光纤和工艺品行业的技术奠基人。
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 据记者了解，近１０年来，南京春辉科技实业有限公司（南京玻璃纤维研究设计三所）和河海大学合作，先后承担国家科技部、国家自然科学基金、江苏省科技厅、南京市科技局等多项与太阳能利用相关的科研项目，在太阳光采集装置、太阳能热发电系统等方面进行了深入研究，共申请太阳能领域的专利近３０项，其中１１项已获授权（其中美国专利１项，发明专利４项），发表了数篇太阳能利用技术方面的论文。最近，在全体攻关人员的不懈努力下，在太阳能热发电研究领域中取得了难以置信的进展，在其中的最关键的两大部件上实现了重大突破，建立了相当的研究基础。该公司曾创造性地研制成功新型定日镜装置，性能优于国外同类装置，价格仅为国外的几分之一，并创造性地设计成功高温接收器装置，结构合理，工艺、材料简化，成本经济，得到国外专家的认可。这两大突破有望大幅降低电站投资，加快塔式发电商业化的步伐，也正是基于这些突破才成为该公司能够与以色列成功合作的基础。
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能源革命带来最经济解决方案
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能源的潜在危机和生态环境的恶化使世界各国积极开发包括太阳能在内的新能源及可再生能源。据专家预测，今后２０～３０年内，全球能源结构必将发生根本性的变化，到本世纪５０年代，新能源与可再生能源将在整个能源构成中占５０％。
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众所周知，以色列是一个日照充足、太阳能资源条件较好的国家，在太阳能利用技术的研究与开发方面，不但受到政府主管部门、研究机构和企业的高度重视，同时，以色列与美国、欧洲、澳洲等地区的国家都有广泛的合作关系，从而使以色列在此领域一直处于世界领先行列。
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张耀明院士认为，地大物博的中国，虽然拥有自己的煤矿、油田和丰富的水力及农业生物资源可供开采并自给自足，但在石化动力原料的需求领域中，增加供应的可能性极为有限。而我国能源消耗量的快速增长期，又恰好出现在全球廉价的和易开发的石油资源趋于枯竭的时候。中国要满足急速增长的能源需求，惟一现实的可能是进入阳光时代，选择可再生能源作为能源供应的基础。
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据《１９９９白皮书，中国新能源与可再生能源》介绍，我国属太阳能资源丰富的国家之一，辐射总量在３．３×１０３～８．４×１０６千焦耳／平方米·年之间，全国总面积２／３以上地区年日照时数大于２０００小时，陆地面积每年接受的太阳辐射能相当于２．４×１０４亿吨标准煤，约等于数万个三峡工程发电量的总和。如果将这些太阳能有效利用，对于缓解我国的能源问题、减少向大气中排放的ＣＯ２、保护生态环境都将具有重大而深远的意义。
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前景广阔的阳光经济，引发了太阳能利用技术的全面发展，也催生了阳光时代的到来。据张耀明院士介绍，目前，国内外太阳能利用技术不断取得进展或重大突破，太阳能产品性能价格比不断提高，主要集中在以下几个方面：直接的太阳光采集照明技术；太阳能光伏发电技术；太阳能热利用技术。直接的太阳光采集照明技术和太阳能光伏发电技术对于太阳能的利用是重要方面，特别是后者发展比较迅猛，而前者的技术发展已经引起广大科技工作者的兴趣，但在具体方面，这两者还受到价格和性能方面的制约，还难以进入可以与常规能源竞争的地步。而太阳能热利用技术，是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一，主要指太阳能热水器、太阳能空调降温、太阳能热发电、太阳房等几个方面，在这几者中，太阳能热发电是太阳能热利用的重要方向，是最具革命性的技术成果，是实现大功率发电、替代常规能源的最经济手段之一。
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示范工程为商业化“探路”
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张耀明院士告诉记者，塔式太阳能热发电示范工程建设完毕后，将进入降低成本、为商业化运行做准备的试验期，在试验期内有三条途径可以实现高效率、低成本的太阳能热发电工业化应用目标。具体说来：一是进一步扩大塔式发电规模，因为随着规模的扩大，设备和部分设施的投资会大幅降低；二是在塔式发电的基础上考虑发展大型碟式发电技术，这是以色列看重和推荐的发展技术，也是中以双方第二阶段的合作内容；三是利用我国自行开发出的燃气型热气机发电技术（上海７１１研究所下属的齐耀动力技术有限公司成功开发），结合我们太阳能采集和接收的成功经验，加以适当改进形成太阳能热气机技术，从而降低整套系统造价，推向应用市场。通过这三条途径的尝试，可为我国太阳能热发电技术的开发应用开辟一条实用化和商业化途径。
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张耀明院士说，７０千瓦电站成功后，他们的下一个目标是建设１０００千瓦以上的太阳能热电站。理想状态下，太阳能热发电技术４年后有望实用化、商业化，其标志是实现３０兆瓦以上的发电能力。而那时的发电成本可能降到约０．６元／度——传统煤电的直接成本约０．３８元／度，治污的间接成本约０．４元／度，合计约０．７８元／度。按照每千瓦发电量投资２万～３万元计算，３０兆瓦机组的投资额在６亿～９亿元。
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同时，张耀明院士表示，在此基础上，只要国家给予大力支持，政府部门在立项，提供专项资助经费等方面予以支持，完全有能力在塔式示范发电工程建成后的试验期内进一步完善相关技术，４年左右将实现发电成本０．６元／度左右的目标，到那时，将与火力发电（煤）相比形成一定竞争力。因为现在火力发电成本虽为０．３８元／度，但是由于煤炭燃烧造成的环境污染治理费也接近０．４元／度；而且随着太阳能热发电试验的不断深入，太阳能热发电成本进一步降低，太阳能热发电相对持续攀涨的能源价格（煤）的优势将更为明显，从而有望以阳光经济推进能源革命。(海 霞)2005-04-13