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太阳能储热
% b0 e, \) @9 ]$ z 已研发出可放置在屋顶上,同时“供热+供电”的转盘。其设计指标如下:光热为10kW、光电为2kW、供热面积为140 m2、屋顶载重为30 kg/m2,可提供包括空调、采暖、风扇、电视、炊事、电脑、洗澡等在内全部用电和用热。 : I ^$ t/ J: H) i2 n" f/ l$ n5 o
为解决储热问题,还研发出“鹅卵石+导热油”的廉价储热罐,体积为4 m×2.5m×2.5m,可调节4000m2的供热面积。 ; L. Q% w& o9 M
国外“槽式”电站发电成本居高不下的另一重要原因是,在大多设计中,其传热介质,或者用价格十分昂贵的硅基导热油,或者用腐蚀作用较强、价格也相当昂贵的硝基熔盐。而上述昂贵的高温导热介质,完全能用价格十分低廉,处于高压状态的水,或高密度的水蒸汽所取代,这又将进一步大幅度降低热发电技术中的传热成本。
& d0 B- Y, u. S4 h. G 当然,国外“槽式”电站的倡议者,并不是技术上的“盲人”,他们所以选择价格较昂贵的导热材料,是希望一举而同时解决高温储热和连续供热问题。但从需求来看,当前亟需解决的首先是大幅度降低太阳能热发电成本,与光伏发电技术相竞争。光伏发电“上网”,需要由直流变为交流,其“并网”发电往往占总成本的15%~20%。随着光伏发电技术水平的不断提高,发电成本的不断下降,这一“并网”发电成本,就有可能上升到30%~35%。热发电所提供的电流是交流,其“并网”发电就完全没有这方面困难。这也是主张大力发展太阳能热发电的重要原因之一。 " S8 I3 j( a Q8 c' S/ ~
至于连续供电或“间隙性”问题,未来可由智能电网解决。
( x/ {! J8 T1 g+ I 现在试验中的“集热面”,是用“碳化硅”作集热材料,用“不锈钢+高温高压水蒸汽”作导热、传热材料,因为碳化硅和不锈钢有近似相同的热膨胀系数,二者能够“密合”。由于碳化硅、不锈钢、高纯水均是廉价材料,这一技术如能实现,也将大幅度降低成本。 * S4 @' X( ~+ t) M
将上述所有大幅度降低成本的技术集中起来,至少能将国外的“槽式”发电成本下降50%~70%。一旦实现了产业化和规模化,也完全可能下降到和火力发电相竞争的水平。因为这里所用的材料和器件,都是机电工业通用的材料和器件,已证明有50~60年的使用寿命;太阳能热发电技术完全能在规模化、效益化进程中大幅度降低成本。
6 f* x; b2 h" i" I5 Z2 U5 Q3 O# a 遗憾的是,由于严重短缺人员和经费,上述待开拓的“碳化硅+不锈钢+高温高压水蒸汽”的技术,仅获部分成功,尚有不少技术问题有待进一步解决。目前这一高温蒸汽发生器所达到的技术指标,仅能提供温度为302℃、38个大气压力的水蒸汽,离发电尚有一定距离。 # b! i# n( p) F
对储热问题,蓄热装置是为太阳能供热服务的。不同的供热需求,将要求不同的蓄热装置等新理念。 * m. P* w' |; G" e( ^8 I
如果太阳能热发电将采用“两步走”升温技术,其蓄热装置也就应采用“两层次”蓄热。他说,相比较中低温供热成本,比高温供热成本低很多;中低温蓄热成本也比高温蓄热成本低很多。 : W1 X! t) I1 ^! X- \, ]
关于中低温蓄热,将遵循下列几个原则:
, j8 Z; L: z V% W E5 {% H 1.“地下+大型”。
" e4 y4 X* J5 e+ N$ \% ]2 _ 2. 用廉价导热和蓄热材料,如“岩石+导热介质+耐高压蒸汽的管道”。 2 l% ^) Y! C' \
上述构想有可能将中低温供热装置和中低温蓄热装置,用最短的管道相连结,大幅度减少热能损失。 ' g2 q9 V. `8 @
关于高温蓄热的构想:
2 p, u4 ` H. y7 a0 |9 Z/ F4 e6 {& [ 1. 用金属钠作为导热介质。金属钠将在97~880℃范围为液态,有极好的导热、导电性能,可全密封,用电磁泵驱动,甚至可用重力泵驱动,已在核反应堆中有广泛应用。
* S# w8 L& v9 F2 L7 Z+ G 2. 最佳高温蓄热材料可选用“Al+Si”。此体系有较大的相变热和较广泛的适用范围的相变温度,而且材料成本较低,蒸汽压力也较低。
. b z! t* K2 y/ Z3 c, r 3. 为适应“两步走”升温需要,还可将上述高温蓄热装置,放在超大型中低温蓄热装置中,实现“两层次”蓄热。这将能减少高温储热装置的热能损失,并能就近实现“两步走”升温。 2 s' S& i& C! f; C$ ]0 f2 t6 f
4. 未来完全有必要在“地下”建造“大型”或“超大型”储热装置;应该和储存石油、天然气一样,同样重视储热,而且最好将储热和开采地热资源相结合。
! f+ [+ Y& L9 q6 s+ M+ \ 由于这只是构想,未能付诸实践,希望听到批评性意见。 0 i3 Z8 w7 C: p' S3 T4 O5 V
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