太陽能熱發(fā)電正成為世界范圍內(nèi)可再生能源領(lǐng)域的投資熱點。在中國，太陽能光熱發(fā)電剛剛起步，但由于其成本高、效率低和規(guī)模小等限制，當前太陽能熱利用率僅占我國一次能源供應的1%。對此，中科院工程熱物理研究所金紅光研究員認為，太陽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現(xiàn)國家節(jié)能減排目標，大力發(fā)展適合我國特點的中低溫太陽能互補發(fā)電技術(shù)是必然之路。

太陽能高溫發(fā)電存在瓶頸

太陽能熱發(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)化運行的主要是槽式和塔式。在光電效率方面，除了碟式達到30%以上，其他3種基本為15%左右。

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

“這些太陽能光熱發(fā)電技術(shù)并未完全成熟?！苯鸺t光告訴《科學時報》，太陽能高溫發(fā)電的核心技術(shù)尚未掌握，引進國外技術(shù)和照搬國外模式需付出巨額的經(jīng)濟代價，聚光裝置和蓄能部件、復雜而昂貴（聚光占總投資成本的48%~58%，蓄能占20%）。同時，通過聚集高達800℃~900℃的高溫太陽熱，產(chǎn)生300℃左右的低溫、低壓蒸汽發(fā)電，造成500℃~600℃巨大溫差的太陽輻射熱浪費，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能發(fā)電技術(shù)，在某些應用領(lǐng)域各具優(yōu)勢，但沒有一種技術(shù)能在所有領(lǐng)域獨占鰲頭。在這些技術(shù)成本的相對競爭中，將會出現(xiàn)一些重大創(chuàng)新和變化。

太陽能中低溫發(fā)電新思路

相對于目前聚集高溫熱發(fā)電的單一太陽能發(fā)電模式，金紅光提出的“中低溫太陽能互補發(fā)電技術(shù)”具有其獨特的優(yōu)勢。
據(jù)介紹，這項技術(shù)基于國內(nèi)已成熟的“中低溫太陽能技術(shù)”，通過采用低聚光比拋物槽式太陽能集熱器，產(chǎn)生500 ℃以下的太陽熱，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，實現(xiàn)能源互補利用。

值得一提的是，這項技術(shù)可以應用于更新改造部分中小火電站。聚集300℃以下的中低溫太陽能替代部分或全部火電站的回熱系統(tǒng)的蒸汽抽汽，一方面使汽輪機增容、節(jié)約煤耗，另一方面，充分利用中低溫太陽熱與高壓、高參數(shù)的汽輪機技術(shù)相結(jié)合，可使太陽能熱發(fā)電單機達到幾十萬千瓦的容量。

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

倘若用這項技術(shù)改造三成的中小火電，初步估算，每年可節(jié)約3685萬噸標煤，以2009年煤價780元/噸考慮，年經(jīng)濟效益可達287億元。

“這項技術(shù)的優(yōu)勢在于能使太陽能聚能蓄能部件成本投入降低90%左右的同時大幅度提高太陽能熱轉(zhuǎn)化效率和單機容量。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《科學時報》。

建立太陽能與化石能源互補基地

繼2006年金紅光團隊在北京通州建成15千瓦試驗臺之后，這項技術(shù)已經(jīng)獲得國內(nèi)大型電力企業(yè)的高度關(guān)注。據(jù)介紹，與華電集團合作建設的200千瓦裝置正在建設中。

這項技術(shù)同時得到了國際同行的高度評價，ASME Solar Energy Technology雜志前主編、瑞士蘇黎世工學院A. Steinfeld 教授評價道：“對太陽能高效利用是一個重要的研究領(lǐng)域，這原創(chuàng)性地建立了評價太陽能中低溫利用過程的理論框架?！?/P>

這種以中低溫太陽能燃料轉(zhuǎn)化為核心的發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：一是將聚集的中低溫太陽能提升到高品質(zhì)燃料化學能的形式，不再拘泥于簡單的熱利用，實現(xiàn)了中低溫太陽能與化石燃料的梯級利用；二是中低溫太陽能燃料可通過燃燒產(chǎn)生高溫燃氣的方式推動熱機做功，可使太陽能熱發(fā)電效率達到35%，同時設施占地面積減少40%~60%、投資成本降低40%~50%，將是太陽能熱發(fā)電技術(shù)的重大突破和變革。

對于這項技術(shù)的應用前景，金紅光充滿信心。他告訴記者：“我國新疆、內(nèi)蒙古等西部地擁有豐富的太陽能資源，同時煤炭資源又占全國煤炭資源總量約90%。在我國西部地區(qū)建立數(shù)千萬千瓦級大型太陽能與化石能源互補的綜合基地，將煤基多聯(lián)產(chǎn)與太陽能燃料轉(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，從而形成全國新型能源網(wǎng)絡，不僅可以大力增加太陽能熱利用在我國能源結(jié)構(gòu)的使用比率，而且會對未來太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展起到歷史性轉(zhuǎn)變作用?！?/P>

“從長遠來看，太陽能高溫發(fā)電技術(shù)會成為主流，但目前來看，太陽能中低溫發(fā)電技術(shù)是符合我國中短期需求的實用技術(shù)?！苯鸺t光說。