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太陽能熱發(fā)電技術是一種太陽能高溫熱利用技術，作為一種開發(fā)潛力巨大的新能源和可更新能源開發(fā)技術，美國、西班牙、以色列、意大利、澳大利亞、日本等國家都投入了大量資金和人力進行研究，取得了大量科研成果，先后建立了數(shù)座太陽能熱發(fā)電電站示范工程，目前該項技術已經(jīng)處于商業(yè)化應用前期、工業(yè)化應用初期。
熱利用技術奪冠太陽能
 今年１月，南京玻璃纖維研究設計院下屬的春輝公司與以色列魏茲曼研究院Ｅ．Ｄ．Ｉ．Ｇ公司在南京簽約，將集雙方的專利技術，在南京市江寧區(qū)建設國內(nèi)靠前座太陽能熱發(fā)電示范電站，預計今年底上網(wǎng)發(fā)電。該工程主持人、具有“陽光院士”之稱的中國工程院院士張耀明在接受采訪時表示，“一期規(guī)模雖然只有區(qū)區(qū)７０千瓦，但江寧工程是用全部較高水平的技術嘗試太陽能的熱利用，一旦開發(fā)成功，對我國的能源緊缺和環(huán)保難題將是一大貢獻�！�
 值得一提的是，與“太陽能路燈”、“太陽能家庭發(fā)電站”、“太陽能光伏發(fā)電”技術不同的是，太陽能熱發(fā)電技術屬于太陽能的“熱利用技術”，可實現(xiàn)大功率交流發(fā)電和替代常規(guī)能源，在熱利用技術中較有革命性。研究成果表明，太陽能熱發(fā)電是較可能引起能源革命，實現(xiàn)大功率發(fā)電、替代常規(guī)能源的經(jīng)濟手段之一，將完全有可能給緊張的能源問題帶來革命性的解決方案，未來的太陽能熱發(fā)電成本將可以實現(xiàn)５美分／度的目標。面對嚴峻的能源形勢和自然壓力，發(fā)展我國自主知識產(chǎn)權的太陽能熱發(fā)電技術意義重大，前景廣闊。但是，由于該項技術涉及面廣，集成度高，難度大，在我國雖然經(jīng)過部分子課題的研究，但一直未能在關鍵技術和設備上取得打破，與國外差距非常大。
 據(jù)張耀明院士介紹，“太陽能熱發(fā)電，就是利用集熱器，將太陽輻射能轉化成熱能，并通過熱力循環(huán)過程發(fā)電�！蹦壳叭抗J的有塔式、槽式、碟式３種系統(tǒng)，盡管目前都處于示范階段，但塔式系統(tǒng)以其規(guī)模大、熱損耗小和溫度高等特點已顯露出優(yōu)勢，此次江寧示范電站采用的正是塔式系統(tǒng)，它利用眾多的定日鏡，將太陽熱輻射反射到高塔頂部的接收器，加熱工作介質(zhì)產(chǎn)生過熱蒸汽或高溫高壓空氣，驅動蒸汽輪機或燃氣輪機發(fā)電機組發(fā)電，將太陽能轉化為電能�，F(xiàn)為中國玻璃工業(yè)協(xié)會會長的張耀明院士是中國多組份玻璃光纖領域的開拓者，也是塑料光纖和工藝品行業(yè)的技術奠基人。
 據(jù)記者了解，近１０年來，南京春輝科技實業(yè)有限公司（南京玻璃纖維研究設計院三所）和河海大學合作，先后承擔國家科技部、國家自然科學設立資金、江蘇省科技廳、南京市科技局等多項與太陽能利用相關的科研項目，在太陽光采集裝置、太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)等方面進行了深入研究，共申請?zhí)柲茴I域的專利近３０項，其中１１項已獲授權（其中美國專利１項，發(fā)明專利４項），發(fā)表了數(shù)篇太陽能利用技術方面的論文。較近，在全體攻關人員的不懈努力下，在太陽能熱發(fā)電研究領域中取得了難以置信的進展，在其中的較關鍵的兩大部件上實現(xiàn)了重大打破，建立了相當?shù)难芯炕A。該公司曾創(chuàng)造性地研制成功新型定日鏡裝置，性能優(yōu)于國外同類裝置，價格僅為國外的幾分之一，并創(chuàng)造性地設計成功高溫接收器裝置，結構合理，工藝、材料簡化，成本經(jīng)濟，得到國外相關人士的認可。這兩大打破有望大幅降低電站投入資金，加快塔式發(fā)電商業(yè)化的步伐，也正是基于這些打破才成為該公司能夠與以色列成功合作的基礎。
能源革命帶來較經(jīng)濟解決方案
 能源的潛在危機和自然環(huán)境的惡化使世界各國積較開發(fā)包括太陽能在內(nèi)的新能源及可更新能源。據(jù)相關人士預測，今后２０～３０年內(nèi)，大部分國家能源結構必將發(fā)生根本性的變化，到本世紀５０年代，新能源與可更新能源將在整個能源構成中占５０％。
 眾所周知，以色列是一個日照充足、太陽能資源條件較好的國家，在太陽能利用技術的研究與開發(fā)方面，不但受到相關部門主管部門、研究機構和企業(yè)的高度重視，同時，以色列與美國、歐洲、澳洲等地區(qū)的國家都有廣泛的合作關系，從而使以色列在此領域一直處于較有優(yōu)勢行列。
 張耀明院士認為，地大物博的中國，雖然擁有自己的煤礦、油田和豐富的水力及農(nóng)業(yè)生物資源可供開采并自給自足，但在石化動力原料的需求領域中，增加供應的可能性較為有限。而我國能源消耗量的快速增長期，又恰好出現(xiàn)在大部分國家廉價的和易開發(fā)的石油資源趨于枯竭的時候。中國要滿足急速增長的能源需求，惟一現(xiàn)實的可能是進入陽光時代，選擇可更新能源作為能源供應的基礎。
 據(jù)《１９９９白皮書，中國新能源與可更新能源》介紹，我國屬太陽能資源豐富的國家之一，輻射總量在３．３×１０３～８．４×１０６千焦耳／平方米·年之間，全國總面積２／３以上地區(qū)年日照時數(shù)大于２０００小時，陸地面積每年接受的太陽輻射能相當于２．４×１０４億噸標準煤，約等于數(shù)萬個三峽工程發(fā)電量的總和。如果將這些太陽能有效利用，對于緩解我國的能源問題、減少向大氣中排放的ＣＯ２、保護自然環(huán)境都將具有重大而深遠的意義。
 前景廣闊的陽光經(jīng)濟，引發(fā)了太陽能利用技術的一體發(fā)展，也催生了陽光時代的到來。據(jù)張耀明院士介紹，目前，國內(nèi)外太陽能利用技術不斷取得進展或重大打破，太陽能產(chǎn)品性能價格比不斷提高，主要集中在以下幾個方面：直接的太陽光采集照明技術；太陽能光伏發(fā)電技術；太陽能熱利用技術。直接的太陽光采集照明技術和太陽能光伏發(fā)電技術對于太陽能的利用是重要方面，特別是后者發(fā)展比較迅猛，而前者的技術發(fā)展已經(jīng)引起廣大科技工作者的興趣，但在具體方面，這兩者還受到價格和性能方面的制約，還難以進入可以與常規(guī)能源競爭的地步。而太陽能熱利用技術，是可更新能源技術領域商業(yè)化程度較高、推廣應用較普遍的技術之一，主要指太陽能熱水器、太陽能空調(diào)降溫、太陽能熱發(fā)電、太陽房等幾個方面，在這幾者中，太陽能熱發(fā)電是太陽能熱利用的重要方向，是較有革命性的技術成果，是實現(xiàn)大功率發(fā)電、替代常規(guī)能源的較經(jīng)濟手段之一。
示范工程為商業(yè)化“探路”
 張耀明院士告訴記者，塔式太陽能熱發(fā)電示范工程建設完畢后，將進入降低成本、為商業(yè)化運行做準備的試驗期，在試驗期內(nèi)有三條途徑可以實現(xiàn)效率高率、低成本的太陽能熱發(fā)電工業(yè)化應用目標。具體說來：一是進一步擴大塔式發(fā)電規(guī)模，因為隨著規(guī)模的擴大，設備和部分設施的投入資金會大幅降低；二是在塔式發(fā)電的基礎上考慮發(fā)展大型碟式發(fā)電技術，這是以色列看重和推薦的發(fā)展技術，也是中以雙方第二階段的合作內(nèi)容；三是利用我國自行開發(fā)出的燃氣型熱氣機發(fā)電技術（上海７１１研究所下屬的齊耀動力技術有限公司成功開發(fā)），結合我們太陽能采集和接收的成功經(jīng)驗，加以適當改進形成太陽能熱氣機技術，從而降低整套系統(tǒng)造價，推向應用市場。通過這三條途徑的嘗試，可為我國太陽能熱發(fā)電技術的開發(fā)應用開辟一條實用化和商業(yè)化途徑。
 張耀明院士說，７０千瓦電站成功后，他們的下一個目標是建設１０００千瓦以上的太陽能熱電站。理想狀態(tài)下，太陽能熱發(fā)電技術４年后有望實用化、商業(yè)化，其標志是實現(xiàn)３０兆瓦以上的發(fā)電能力。而那時的發(fā)電成本可能降到約０．６元／度——傳統(tǒng)煤電的直接成本約０．３８元／度，治污的間接成本約０．４元／度，合計約０．７８元／度。按照每千瓦發(fā)電量投入資金２萬～３萬元計算，３０兆瓦機組的投入資金額在６億～９億元。
 同時，張耀明院士表示，在此基礎上，只要國家給予大力支持，相關部門部門在立項，提供專項資助經(jīng)費等方面予以支持，完全有能力在塔式示范發(fā)電工程建成后的試驗期內(nèi)進一步完善相關技術，４年左右將實現(xiàn)發(fā)電成本０．６元／度左右的目標，到那時，將與火力發(fā)電（煤）相比形成一定競爭力。因為現(xiàn)在火力發(fā)電成本雖為０．３８元／度，但是由于煤炭燃燒造成的環(huán)境污染治理費也接近０．４元／度；而且隨著太陽能熱發(fā)電試驗的不斷深入，太陽能熱發(fā)電成本進一步降低，太陽能熱發(fā)電相對持續(xù)攀漲的能源價格（煤）的優(yōu)勢將更為明顯，從而有望以陽光經(jīng)濟推進能源革命。