太阳能光热发电即将进入“低温”时代
一项全新概念的太阳光热发电技术,120℃条件下将热能转化为机械能的技术解决方案,太阳能光热发电领域即将破冰。
用落魄贵族来形容国内当前的太阳能发电产业应该是相当贴切的。它出身高贵,同一时代的新兴技术/产业几乎没有一个达到过其被重视的程度;它曾经光鲜照人,"绿色,环保,低碳"令其身边不乏鲜花掌声;它曾经创造和拥有的巨大财富令无数投资客趋之若鹜,一掷万金。现在落魄的它,正在被技术和市场两只大手无情地推向寒冬。
技术方面:目前规模化程度最大的两种太阳能发电技术有光伏发电技术(太阳能电池发电技术);太阳能光热发电技术。两者由于在核心技术上没有突破,导致两者的最终发电成本一直居高不下,成为太阳能利用技术的"瓶颈".不少光伏发电项目在消耗完政策支持资金和初期投资后,几乎难以维持,根本谈不上商业盈利。光热发电领域,较高的成本和技术门槛,令相关研发和投入起步艰难。
一项用于光热发电领域的新技术,或将打破"瓶颈",让光热发电打开局面……
近期刚获专利授权的"太阳能热机",具有完全的自主知识产权。该技术在太阳能光热发电领域采用全新概念,使系统运行温度从传统太阳光热发电的700~800度,下降至120℃左右,从而免除了昂贵的太阳光汇聚部件和跟踪设备,令转换设备的成本造价下降很多。
这项太阳能光热发电技术创造性的利用了磁性材料的"热至消磁"特性,实现了低温条件下将热能转化为机械能。借由该项技术的独特原理和设计,大幅度降低整体发电成本;提高了热电转化效率;同时实现了后期运行低成本,低风险,高稳定性,长寿命。(依据初步估算:本技术建造的太阳能发电站,投资成本仅为目前光伏发电站的5%,土地占用面积为普通光伏发电站的1/2左右,预计投资回报率是光伏发电项目的8~30倍以上)。
简要的做个对比分析,帮助大家理解这项新技术与传统太阳能利用技术的区别。
太阳能电池
主要部件成本:制作光电池的原料"硅",其提纯就是个十分耗电和昂贵的过程,直接导致太阳能电池价格不菲;
辅助设备成本:光电池发出的低压直流电必须经过稳流设备,以及逆变电路转化成可并网交流电,需要十分昂贵的逆变辅助设备(如果是大功率或超大功率的逆变设备,成本就更加巨大);
发电效率:实际运用领域的转换效率就10%多一点,经过逆变设备后,还有相当的电能损耗,最终发电效率还有折损;
后期运行成本/风险:逆变设备维护及日常调控成本,光伏电池清洁保养,光伏电池的使用寿命(多晶硅电池25年,薄膜电池10年)都是后续问题。
汇聚式太阳能热电站
主要部件成本:需要用反射镜汇聚太阳光,将工作物质加热到700度以上。这类发电站首先要制造大量的大尺寸优质反射镜(高反射率,高指标的曲面精度)其价格自然不低。(据报道,美国某大型槽式反射镜电站,其反射镜是从德国进口的,美国都没有能力生产);
辅助设备成本:要保证数百面的反射镜跟踪住太阳的移动,需要有复杂的辅助电子装置和机械装置完成,国外大型槽式光热发电站的测算数据是"跟踪装置的成本占总成本的50%左右",另外这些装置本身的运行就需要消耗不少电力;
发电效率:据国外大型槽式光热发电站数据,大型电站可以达到40%
后期运行成本/风险:数百面反射镜的日常维护清洁需要的成本,气候灾害导致反射镜损失的风险,复杂精密且数量很多的辅助装置需要长期的维护保养,这些综合因素都大幅度提升了汇聚式太阳能光热发电站的发电成本。
运用新的太阳能光热发电方案(太阳能热机)发电
主要部件成本:在成本方面,其90%以上的投资成本是太阳能热辐射收集管(也就是太阳能热水器用的真空管,批量生产的成本约10元一根,每平方米的成本大约100元,其价格仅为以上两种技术的1/100);核心部件"热机",其工艺要求和成本不高,价值就几万元(成熟量产后);
其他辅助设施都是现有的成熟低成本技术,装配完成后可多年无需维护保养,适合广泛普及;
发电效率:较汇聚式太阳能光热发电站有先决优势————不需要将工作介质加热到700-800度,不存在将液态水加热至汽化(大家知道,液体转变为气态时,需要吸收额外的汽化热,这些能量对于转化效率来说,是负面的)。所以该系统的理论热电转化效率大于汇聚式太阳能光热发电站。
后期运行成本/风险:作为主体成本的真空管,其使用寿命是上述技术的几倍,此外真空管抗灾害性气候的能力优于以上两种技术(即使局部区域的真空管受损,也只会造成微小损失);
热机本身价格低廉,轻易实现几年一换;完全可以实现免维护和免保养,整个系统可以实现无人值守方式工作。
该光热发电系统不需要任何其他外界条件来激发或调整就会自动地反复完成工作循环。当太阳辐射能较大的时候,其运行周期就会自动缩短---输出功率加大;相反,其运行周期就会自动变长----输出功率减小。所以运用该技术的太阳能光热发电系统输出功率会自动调节。
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