李廣進

能源自古以來就是世界發(fā)展和經濟增長的基本驅動力，也是人類賴以生存的基礎。

人類對能源的利用大致可以分為三個階段：一、19世紀時煤炭取代木材等成為主要能源;二、20世紀時石油取代煤炭而居主導地位;三、20世紀后半葉開始出現(xiàn)的向多能源結構的過渡轉換。

強大的太陽能

在多能源結構的清潔能源中，太陽能的蘊藏量最大（每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于燃燒130萬億噸煤的能量），發(fā)展前景最廣闊，因為相對于其他新型清潔能源而言，太陽能受到的地域性影響最小。

現(xiàn)在人類利用太陽能的主要方式是利用太陽能發(fā)電。普遍應用的技術是光伏發(fā)電，把光能直接轉化為電能來實現(xiàn)照明。這種方式的太陽能光電轉化率很低，世界最高轉化率也就在11%左右。所以，此種發(fā)電方式只能滿足人們日常生活的部分需求，比如街道邊的路燈，太陽能熱水器等等。

要想滿足人們日常生活的用電量，就要采用另外一種太陽能發(fā)電方式——太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方式有別于光伏發(fā)電，它是將光能轉化為熱能，熱能轉化為機械能，機械能再轉化為電能的過程。

太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

在中國科學技術館四層“挑戰(zhàn)與未來”A廳的“能源世界”展區(qū)就有關于太陽能熱發(fā)電的展項——太陽能熱發(fā)電塔式系統(tǒng)。

太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要由集熱系統(tǒng)、熱傳輸與交換系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)組成。

一、集熱系統(tǒng)

在塔式系統(tǒng)的周圍分布著獨立跟蹤太陽的定日鏡，其主要作用是把陽光集中反射到塔頂部的集熱器上，來實現(xiàn)集熱的目的。定日鏡由平面反射鏡和跟蹤機構組成。定日鏡的格局布置要根據不同的地理位置因地制宜。比如在北半球的高緯度地區(qū)，定日鏡放在塔的北部比較合適，在低緯度地區(qū)，就應該把定日鏡分布在塔的四周。同時，每個定日鏡都有自己獨立的跟蹤系統(tǒng)，一般采用雙軸跟蹤結構，控制方法主要是傳感器跟蹤和視日跟蹤法并用。

二、熱傳輸與交換系統(tǒng)

陽光集中反射到接收器后，溫度會升高。接收器的工作介質通常采用熔鹽液，熔鹽液的溫度升高到600。左右后輸送到高溫儲熱裝置。然后在熱交換裝置中將水加熱，產生水蒸氣后，利用水蒸氣來推動蒸汽輪機進行發(fā)電。熔鹽液再進入低溫儲熱裝置保存，利用熔鹽泵把熔鹽液輸送到接收器進行加熱，如此循環(huán)往復。

三、發(fā)電系統(tǒng)

高溫的水蒸氣會帶動蒸汽輪機轉動進行發(fā)電，從蒸汽輪機排出的水蒸氣經冷卻后形成水，再由水泵把水輸送到熱交換器，再產生水蒸氣推動蒸汽機輪。發(fā)電機發(fā)出電后轉換成高壓電輸送到電網。

太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)除了發(fā)電量大以外，還具有聚光倍數高，反射光線一次完成，接收器散熱面積小，光熱轉化率高等優(yōu)點。這些都是未來太陽能發(fā)電方式的趨勢所在。

早在1982年，美國就在加州南部巴斯托附近的沙漠地區(qū)建成一座被稱為“太陽1號”的塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。中國首個具有自主知識產權的兆瓦級太陽能熱發(fā)電塔式系統(tǒng)發(fā)電站在北京延慶已經通過驗收。這個電站的年發(fā)電量可達195萬度，相比傳統(tǒng)火力電站每年可節(jié)約標準煤663噸，減排二氧化碳2336噸、二氧化硫17噸、粉塵顆粒136噸。

經濟的發(fā)展、人口的增加促進了能源的消耗，我們應該在發(fā)展新型能源的同時節(jié)約煤炭、石油等一次性能源，保護地球，為子孫后代造福。