塔式太阳能发电

塔式太阳能发电

——大规模太阳能替代发电

太阳每秒钟照射到地球上的能量，就相当于燃烧500万吨煤所释放的热量。太阳每40分钟照射到地球上的能量，就足够全球能源年消费量。照此推算，太阳每年送达地球的能量，是目前人类能源年消费量的1.3万倍。从广大深远的角度讲，在地球上恐怕再也找不出可与之相匹敌的能源了。太阳能取之不尽、用之不竭、永久免费，是最清洁、安全和价廉的能源。全面实现太阳能替代传统能源发电，关乎国家能源安全；关乎国家经济建设；更关乎人类可持续发展。温室效应，已使冰川融化和海平面上升，踏上了“不归之途”。陆地沙化，海洋酸化，已使大量物种在加速灭绝中。气候变化，不断加剧风灾、水灾、旱灾、雪灾、冰灾、沙灾等，各种自然灾害的频繁发生。这一切都在向人类发出最强烈的危险警示：如果人类依旧无法遏制碳排放的话，那么就将会有更多更大甚至是毁灭性的气候灾难降临地球。德班怒斥，不绝于耳。人类不能再这样麻木下去了！我们已经没有时间，也没有别的选择。这是人类拯救地球的最后一次机会！面对目前唯一能够解救人类于灾难困境的太阳能，我们没有任何理由可以拒之不受！

实现太阳能替代传统能源发电，最感困惑和难以解决的问题是：如何克服由昼夜分差及阴晴变化，所带来间歇性中断发电的应用难题。一种比较好的应对解决办法是：利用塔式太阳

能聚光采集优势，借助移动储热模块做热能搬运，可实现与现代火力发电完美对接。具体做法是：1.由大量塔式太阳能采集单元菱形模块，连片构成网格化密集分布的大规模太阳能采集作业区。2.在日炎照耀下，对发电厂分批送达各聚光单元的移动储热模块直接进行储热加载；对于加载完毕后的所有移动储热模块，随即送往火力发电厂库存起来等候调用。3.从发电厂的库存中，依次提取若干移动储热模块投入到水蒸汽生产线，对水或水蒸汽进行逐级加热升温；随后产出大量高温高压水蒸汽，用于推动蒸汽轮机进行发电。卸载后的移动储热模块，将被再次送往太阳能采集场，重新开始新一轮的热能搬运。由此，构成大规模太阳能采集、储存、搬运，到运行发电的周而复始。

之所以采取大规模太阳能分散采集与集中统一发电相结合的运行方针：一来可以根据发电需要；任意扩大太阳能采集空间，以换取更长时间的发电覆盖，和更大规模的发电扩容。但这一转换前提，都需要仰仗同时兼具多种功能于一体的超大容量可移动储热模块，来进行太阳热能的集散储运。在技术层面上讲，需要依靠高温高导相变储热技术和热泵回馈式恒温控制技术等诸项技术的有力支持。才能使移动储热模块能以极高的储能密度和较小的维持能耗，储存大量的热能和任意延长保温时效；以及完成太阳能的光热转换—储热加载—热源搬运—蒸汽发生等关键性工作流程。因此，只要库容移动储热模块存量足够大，就完全可以覆盖多日连阴发电不致中断。二来可以在

发电过程中根据用电需要，通过控制储热模块与发电机组的投放数量，即可随意控制发电输出的增减变化。由此，实现发电侧与用电侧的紧密联动，使太阳能发电输出的有效利用，得到最大程度的发挥。

开展大规模太阳能光热发电突破构想，在于采取分散采集与集中统一发电的变换思维。它完全改变传统太阳能光热发电，始终局限于将采能、储能、发电三大体系捆绑运行的一贯做法。由于捆绑运行的必然结果，将会导致结构发展与规模发展的客观冲突。最好的解决方法是：利用移动储能方式，将光热采集与储热发电彻底分开；并各自建立相互独立且规模匹配的运行体系。采取独立设计，与捆绑设计相比。在效能上，可以以小胜大；在规模上，可以以多胜寡。即利用数量众多及效能更高的小型聚光单元模块和小型移动储热模块，从容应对任意规模下的发电装机扩容。并且，还可以在规模发展与结构设计上，彻底摆脱三大体系的相互纠缠与制约。同时，避免结构发展走向巨型化的尴尬境遇。进而全面发挥塔式太阳能光热采集与储热发电的巨大优势，彻底解决间歇性中断发电的应用难题。营造具足独立性和开放性的太阳能发电系统分层。为太阳能采集、储热、发电等，各分、子系统模块化开创设计，提供有力的空间支持。使太阳能采集、转换、储能、发电等工作流程，变得更加紧凑。加之定日镜跟踪技术的核心突破。为全新构建塔式太阳能模块电站，从采能—储能—发电三位一体跨时空高效自

由组合，创造了十分有利的条件。使塔式太阳能光热发电转换效能得到最大的释放。

经初步推算，太阳能光热转换效率可提高到78%-85%以上。由近千度高温储热，换来可支持超临界蒸汽轮机发电，其最高发电效率可达到40%-50%。最终可使太阳能光电转换综合效率可提高到31%-43%。此外，还可利用这套塔式太阳能采集系统，与水热解制氢系统进行生产切换，亦可产出大量氢燃料。可为多日连阴发电提供备用燃料；或者，暂用天然气和煤炭等过渡能源兼容发电。这样，即使在地处阳光相对不足的现代化城市周边或电厂附近，亦可利用零星闲散之地，兴建大规模太阳能采集场；并将采集到的大量太阳热能输送到现有火力发电厂，与氢燃料、生物质燃料或化石燃料共同进行切换发电。这种以太阳能发电为主的兼容发电模式，可作为多日连阴发电的备选方案。它比起其他形式太阳能光热发电而言，无需新增厂房及发电设施；不用重新架设输配电网；不必废除原有厂房及发电设备。这一增一废的双项免除，既节省了大量的资金投入和工期占用；同时，又避免造成巨大的经济浪费和岗位遣散。在对塔式太阳能光热发电项目投资回报分析中得出：资本回收期大约需要5-8年；由于电站运行设计周期长达40-60年以上，故投资回报率至少在500%以上；若电站运行期按40年计算，则塔式太阳能发电成本已接近于水电。不言而喻，以太阳能发电为主的兼容发电模式，具有非常好的经济效益和推广价值。是实现

化石能向太阳能平稳过渡的最佳转型方案。

据有关估计，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能就高达50×1018kJ。这相当于2010年全国年发电量4.14万亿度的3355倍。我国现有2／3地区是处在太阳能富集区，具有很高的太阳能开发利用价值。在太阳辐射等级为二类地区和三类地区，如能将太阳辐射量的30%转换成电能，则每平方米年产电价估计可达到260元至220元。如果太阳能采集密度能够达到30%；那么，每一万平方公里太阳能采集场所能提供的年发电量，就可达到1.57万亿至1.36万亿千瓦时；折成发电收入约在六七千亿元人民币。若在西部阳光充足地区，能拿出三万平方公里的土地来提供太阳能发电，就完全能够满足目前全国年用电需求。如果仅将我国现有130多万平方公里的沙漠戈壁用来发电；那么，其电力年产将可达到2010年全球总发电量21万亿千瓦时的10倍以上。一个拥有16808平方公里的北京地区，若太阳辐射等级按三类地区划分；则只需要在城市周边拿出3.59%，集合面积约达604平方公里的零星闲散之地，用来建造太阳能采集场；并将所采集到的大量太阳热能，源源不断地送往目前正在运行中的大型火力发电厂进行发电。即可每年向北京市提供820亿千瓦时的电力输送。

全面实现太阳能替代传统能源发电，是人类社会的共同的期盼。开展大规模太阳能替代发电的实施步骤：首先，应由国家政府或企业联合出手组织科技力量，对上述塔式太阳能模块