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亚洲首座太阳能热发电实验电站运行

行业上下游中国仪表网2013年01月04日 15:09人气:20689

  北京西北75公里,延庆县八达岭长城脚下。
  
  站在长城上向南远眺,一个白色柱状的“大家伙”耸立在蓝天之下;一侧,上百片硕大的玻璃面板,把太阳光反射到它上面。
  
  这个不久前建成的大家伙就是我国、也是亚洲首个太阳能热发电站的吸热塔。其建造者之一、中科院电工所研究员王志峰不敢相信:4年前这儿还是一片杂草丛生的荒地,如今居然成了长城一景。
  
  蜕变背后,是以中科院电工所为首的863项目团队以及13家项目建设单位,为建造实验电站上千个日夜的钻研和努力。
  
  最初做的镜子
  
  遇到风就像野鸭子乱拍翅膀
  
  2006年前,我国在太阳能热发电技术方面还是一片空白,建设太阳能热发电电站更无先例可循。
  
  王志峰说,由于没有任何经验借鉴,无论安装、调试还是其它工作,都会有很多意想不到的困难。
  
  电站建设,很重要的一部分是做出高精度、低耗能的定日镜,让这些“向日葵(5.810,-0.14,-2.35%)”能聚集起足够的太阳光,把光热转化为电能。
  
  “电站工作时,光束中心温度能达到1600多摄氏度,稍有误差,不仅不能收集热能,吸热塔也将被烧掉。”王志峰说。
  
  之前我国从来没做过商业化的定日镜。科研人员在10余年科研积累的基础上,反复试验,研制出不同面积和结构的8种定日镜;经过4代更新,终于做出了精度高、重量轻、电耗低、安装快的定日镜。
  
  “我们刚开始做出来的镜子,就像野鸭子,一遇风就乱拍‘翅膀’;现在八达岭即使有六七级的大风,偏转也不超过0.2度,误差缩小到了头发丝粗细。
  
  解决了安装难的问题,现在100平方米的镜子,两个员工最多两天就能安装好了。”皇明公司技术研发中心副部长于家伍说。
  
  因为难度大、工期紧
  
  取消了所有节假日
  
  王志峰说,以后太阳能热能发电要推广,主要站址还是在西北地区,因此实验站必须建在与西北气候接近的地方。“这也是电工所严陆光院士在项目开始时一再嘱咐我们的。”王志峰强调。
  
  西北长城,正值燕山风口之上,冬季可低至零下20多摄氏度,北京低温极值就产生于此。
  
  大风、温差大、冬季极寒,使这里有着近似西北的气候。就在记者采访几天前,一场50多年一遇的大雪突降延庆,电站镜场内的积雪最高达2.2米。
  
  “刚来时这里没有厕所,没有电视,只能住在简易房里,天黑后呼啸的风声令人不寒而栗。吃的就更别提了,连个买菜的地方都没有,一般人都呆不住啊。”一位老员工回忆说。
  
  比简陋生活条件更需克服的,还有恶劣的天气。
  
  今年3月,气温零下15摄氏度,大风使钢塔顶端摆动近半米。
  
  就在此时,65米的高塔上汽包漏水,而只有爬上塔顶逐一检查零件才能排查出问题。在大风和极寒下进行高空作业,年轻小伙子都望而生畏。年近半百的电站负责人马广成没有犹豫。他爬上塔顶排查每一个阀门,经过3天的紧张工作,终于排除了故障。马广成仍不放心,站在高处盯着,直到王志峰催促多次才肯下来。
  
  “有太阳的天就是工作日,取消所有的节假日。”为赶工期,王志峰和大家这样约定。
  
  因为难度大、工期紧,从施工人员、技术人员到科研人员,从20多岁的小伙子到60多岁的老同志,从2009年正式开工到今年发电成功,几乎没有放过假。
  
  实验成功,电站一片沸腾
  
  晚上大家都喝醉了
  
  8月9日13点18分,电站负载合闸,绿色的电流将负载瞬时加热。
  
  发电电压10.5千伏,频率50赫兹!
  
  这标志着:我国第一次用太阳能产生的蒸汽驱动汽轮发电机发电运行了!
  
  “当实现实验成果的一瞬间,电站一片沸腾,晚上大家都高兴得喝醉了。”王志峰说。
  
  电站持续、稳定的运行,标志着我国建成了一个具有完全自主知识产权的太阳能热能电站,太阳能热发电技术步入世界先进行列。
  
  6年披荆斩棘,科研项目团队交出了一份亮丽的成绩单:从材料到系统集成,项目贯穿了太阳能热发电完整的技术链;单台吸热器直接产生过热蒸汽技术(DSSG)居于世界领先位置;编制了太阳能热发电第一部国家标准;近5年来我国在太阳能热发电方面的SCI文章总数跃居世界第二,此前几乎为零……
  
  “虽然我们完成了项目,建成了试验电站,初步掌握了电站集成技术,但依然任重道远。”王志峰说,太阳能热发电的持久性、稳定性还有待进一步观察、研究,成熟之后才能逐步推广。
  
  太阳能热发电技术介绍
  
  太阳能热发电是通过“光—热—功”的转化过程实现发电的一种技术形式,其在原理上和传统的化石燃料电站类似。二者最大的区别在于输入的能源不同,太阳能热发电采用的是太阳能:聚光器将低密度的太阳能转换成高密度的能量,经由传热介质将太阳能转化为热能,通过热力循环做功,实现到电能的转换。
  
  和光伏发电不同,太阳能热发电主要利用法向直射太阳辐射。可再生能源发电技术面临的主要挑战之一就是如何把能量储存起来,从而实现电力的可调节性。太阳能热发电站可以带有蓄热系统,将白天多余的能量储存起来,当太阳辐照不好时,蓄存的热能可以被释放出来,使汽轮机持续运行,从而保证输出电力的稳定性,并增加全负荷运行时数。同时,太阳能热发电站也可以利用化石燃料进行补燃,可以在晚上或连续阴天的时候持续发电。除了电力输出相对平稳外,太阳能热发电技术的主要受益点还在于其对环境的负面影响很小。一座太阳能热发电站,全生命周期的CO2排放仅为13—19g/kWh。
  
  由于太阳能热发电的各种优势,目前太阳能热发电正在全球范围内迅速发展。目前全球于运行状态的太阳能热发电站(包括示范电站)共45座,装机容量总计约1500兆瓦。
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