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【古今談】熔鹽太陽能發電

2018-05-18
■敦煌的太陽能熔鹽塔式光熱發電站。 網上圖片■敦煌的太陽能熔鹽塔式光熱發電站。 網上圖片

范 舉

中國西北部有不少沙漠,陽光猛烈,中國開始採用熔鹽太陽能發電,中國首座塔式熔鹽光熱電站的發電機組正在敦煌安裝調試,預計於8月份建成投產。這座10MW塔式熔鹽光熱發電項目由北京首航艾啟威節能技術股份有限公司在甘肅敦煌投資建設。如果能再降低成本,勢必成為中亞細亞、非洲地區的最新發電方式。

光熱發電不同於光伏發電。後者使用太陽能電池板發電,遇到了有雲層的陰天的天氣,就不能發電,晚上也不能發電。光熱發電使用聚焦的鏡子,集中照射一個吸熱的金屬塔,裡面有碳酸鹽,攝氏1,000度的高溫 ,使得碳酸鹽融化了,變成了液體。碳酸鹽散熱很慢,即使到了晚上一樣保持很高的溫度,可以在晚上把水提高溫度,變成水蒸氣,然後推動渦輪發電機24小時不停發電。

原理似乎很簡單,但是,要製造出相關的物料,是一個大難題,過去中國製造不了。

首先,沙漠有很大的風沙,鏡子有塵埃,就不能反射陽光。所以,要鍍上一層防塵的薄膜,大大增加了成本。怎樣控制鏡子跟�茪荈妒熔劓呇荍幭雰井蛂A這需要人工智能的技術。怎樣製造裝載碳酸鹽的金屬塔,密封性能要好、傳熱能力亦要好、又要防止腐蝕。中國必須解決冶金技術所製造的物料的問題,而且要 低成本,才 能 符合經 濟 效益。

結果,中國把太空科技的技術,用到了熔鹽太陽能發電,聚光系統基本用全自動的智能生產和同步檢測來達到各個單鏡高度一致,實現聚光最大化。針對吸熱系統與定日鏡的配合,首航節能召集了相關專家與生產商做了多次交流,並與寶鋼聯合開發出耐高溫、耐腐蝕、平均能流密度可達每平方米750千瓦的吸熱器。其中一個難題是金屬塔吸熱能力要非常高,但是帶來的另一個缺陷,就是散熱也會很快。一定要保證金屬塔單向地向裡面傳達熱量,不向外面傳達熱量,以防止碳酸鹽的熱量散失。因為好像敦煌這樣高緯度的地區,冬季的時候,半夜裡溫度會下跌到零下20度,如果碳酸鹽受凍了,立即會變成固體的狀態,即使再度加熱也不能再變成液體了,這就必須把碳酸鹽鑿碎了,這是高成本和破壞容器和管道的大問題。

鏡場會反射過來上千度的高溫,因此接收器要有極好的耐高溫性能,因此特殊鍍膜材料非常重要,在接收器中,管道怎麼走、密封、抗腐蝕都有講究。接收器的設計也分好幾種,例如圓柱式、內孔式、立方式,應用哪一種根據電站規模,每一種的熱損也不同。

最前沿的新技術不用碳酸鹽,改為超臨界二氧化碳循環技術,溫度突破1,200攝氏度,大幅度提升熱量效率,有望熱能利用提高到60%,很了不起。現在的技術,熱能利用率僅為百分之四十。

現在各國都正在千方百計改善技術,降低成本。熔鹽太陽能發電,是一個新方向。

中國起步晚,現在卻有追趕美國的趨勢,從無到有,從有到好,而且降低了成本,僅僅花了4到5年的時間。這正是美國最害怕中國的原因。

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