太陽(yáng)能熱發(fā)電正成為世界范圍內(nèi)可再生能源領(lǐng)域的投資熱點(diǎn)。在中國(guó)，太陽(yáng)能光熱發(fā)電剛剛起步，但由于其成本高、效率低和規(guī)模小等限制，當(dāng)前太陽(yáng)能熱利用率僅占我國(guó)一次能源供應(yīng)的1%。對(duì)此，中科院工程熱物理研究所金紅光研究員認(rèn)為，太陽(yáng)能熱利用要突破瓶頸，有效提高在一次能源利用中的比重和實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排目標(biāo)，大力發(fā)展適合我國(guó)特點(diǎn)的中低溫太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)是必然之路。

太陽(yáng)能高溫發(fā)電存在瓶頸

太陽(yáng)能熱發(fā)電主要有槽式聚焦系統(tǒng)、塔式聚焦系統(tǒng)、碟式聚焦系統(tǒng)和反射菲涅爾聚焦系統(tǒng)等4種方式。目前已經(jīng)商業(yè)化運(yùn)行的主要是槽式和塔式。在光電效率方面，除了碟式達(dá)到30%以上，其他3種基本為15%左右。

目前，制約太陽(yáng)能熱發(fā)電發(fā)展的主要技術(shù)障礙是聚光成本較高，在不穩(wěn)定太陽(yáng)輻照下的系統(tǒng)光學(xué)效率和熱功轉(zhuǎn)換效率低和太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)模難以實(shí)現(xiàn)突破。

“這些太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)并未完全成熟?！苯鸺t光告訴《科學(xué)時(shí)報(bào)》，太陽(yáng)能高溫發(fā)電的核心技術(shù)尚未掌握，引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和照搬國(guó)外模式需付出巨額的經(jīng)濟(jì)代價(jià)，聚光裝置和蓄能部件、復(fù)雜而昂貴（聚光占總投資成本的48%~58%，蓄能占20%）。同時(shí)，通過(guò)聚集高達(dá)800℃~900℃的高溫太陽(yáng)熱，產(chǎn)生300℃左右的低溫、低壓蒸汽發(fā)電，造成500℃~600℃巨大溫差的太陽(yáng)輻射熱浪費(fèi)，因此年平均發(fā)電效率僅為10%~12%，效率較低。

這些聚光集熱式太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，在某些應(yīng)用領(lǐng)域各具優(yōu)勢(shì)，但沒(méi)有一種技術(shù)能在所有領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭。在這些技術(shù)成本的相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)中，將會(huì)出現(xiàn)一些重大創(chuàng)新和變化。

太陽(yáng)能中低溫發(fā)電新思路

相對(duì)于目前聚集高溫?zé)岚l(fā)電的單一太陽(yáng)能發(fā)電模式，金紅光提出的“中低溫太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)”具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
據(jù)介紹，這項(xiàng)技術(shù)基于國(guó)內(nèi)已成熟的“中低溫太陽(yáng)能技術(shù)”，通過(guò)采用低聚光比拋物槽式太陽(yáng)能集熱器，產(chǎn)生500 ℃以下的太陽(yáng)熱，并與火電站發(fā)電技術(shù)及燃料轉(zhuǎn)化發(fā)電技術(shù)等匹配共建，實(shí)現(xiàn)能源互補(bǔ)利用。

值得一提的是，這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用于更新改造部分中小火電站。聚集300℃以下的中低溫太陽(yáng)能替代部分或全部火電站的回?zé)嵯到y(tǒng)的蒸汽抽汽，一方面使汽輪機(jī)增容、節(jié)約煤耗，另一方面，充分利用中低溫太陽(yáng)熱與高壓、高參數(shù)的汽輪機(jī)技術(shù)相結(jié)合，可使太陽(yáng)能熱發(fā)電單機(jī)達(dá)到幾十萬(wàn)千瓦的容量。

面對(duì)中國(guó)9億千瓦/年的火電總裝機(jī)容量，這項(xiàng)技術(shù)顯然具有其特殊的意義。

倘若用這項(xiàng)技術(shù)改造三成的中小火電，初步估算，每年可節(jié)約3685萬(wàn)噸標(biāo)煤，以2009年煤價(jià)780元/噸考慮，年經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)287億元。

“這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能使太陽(yáng)能聚能蓄能部件成本投入降低90%左右的同時(shí)大幅度提高太陽(yáng)能熱轉(zhuǎn)化效率和單機(jī)容量。而且能夠大幅度提高火力發(fā)電和化石能源轉(zhuǎn)化效率，降低煤耗?！苯鸺t光告訴《科學(xué)時(shí)報(bào)》。

建立太陽(yáng)能與化石能源互補(bǔ)基地

繼2006年金紅光團(tuán)隊(duì)在北京通州建成15千瓦試驗(yàn)臺(tái)之后，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)獲得國(guó)內(nèi)大型電力企業(yè)的高度關(guān)注。據(jù)介紹，與華電集團(tuán)合作建設(shè)的200千瓦裝置正在建設(shè)中。

這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)得到了國(guó)際同行的高度評(píng)價(jià)，ASME Solar Energy Technology雜志前主編、瑞士蘇黎世工學(xué)院A. Steinfeld 教授評(píng)價(jià)道：“對(duì)太陽(yáng)能高效利用是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，這原創(chuàng)性地建立了評(píng)價(jià)太陽(yáng)能中低溫利用過(guò)程的理論框架?！?/P>

這種以中低溫太陽(yáng)能燃料轉(zhuǎn)化為核心的發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于：一是將聚集的中低溫太陽(yáng)能提升到高品質(zhì)燃料化學(xué)能的形式，不再拘泥于簡(jiǎn)單的熱利用，實(shí)現(xiàn)了中低溫太陽(yáng)能與化石燃料的梯級(jí)利用；二是中低溫太陽(yáng)能燃料可通過(guò)燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)獾姆绞酵苿?dòng)熱機(jī)做功，可使太陽(yáng)能熱發(fā)電效率達(dá)到35%，同時(shí)設(shè)施占地面積減少40%~60%、投資成本降低40%~50%，將是太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的重大突破和變革。

對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景，金紅光充滿信心。他告訴記者：“我國(guó)新疆、內(nèi)蒙古等西部地?fù)碛胸S富的太陽(yáng)能資源，同時(shí)煤炭資源又占全國(guó)煤炭資源總量約90%。在我國(guó)西部地區(qū)建立數(shù)千萬(wàn)千瓦級(jí)大型太陽(yáng)能與化石能源互補(bǔ)的綜合基地，將煤基多聯(lián)產(chǎn)與太陽(yáng)能燃料轉(zhuǎn)化技術(shù)結(jié)合，規(guī)?；a(chǎn)清潔燃料或制氫、發(fā)電，再將其輸送到東部，從而形成全國(guó)新型能源網(wǎng)絡(luò)，不僅可以大力增加太陽(yáng)能熱利用在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的使用比率，而且會(huì)對(duì)未來(lái)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展起到歷史性轉(zhuǎn)變作用?！?/P>

“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，太陽(yáng)能高溫發(fā)電技術(shù)會(huì)成為主流，但目前來(lái)看，太陽(yáng)能中低溫發(fā)電技術(shù)是符合我國(guó)中短期需求的實(shí)用技術(shù)。”金紅光說(shuō)。