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太陽能成能源危機解決之道

   2010-04-12 中國能源網(wǎng)
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核心提示:中國能源網(wǎng)訊:太陽能供熱和太陽能發(fā)電是今后新能源開發(fā)的必然首選。太陽能光熱發(fā)電與太陽能光伏發(fā)電相比,不僅投資和發(fā)電成本低

中國能源網(wǎng)訊:太陽能供熱和太陽能發(fā)電是今后新能源開發(fā)的必然首選。太陽能光熱發(fā)電與太陽能光伏發(fā)電相比,不僅投資和發(fā)電成本低(1/5—1/3),真正的零污染。當今,熱電轉(zhuǎn)換率為0.36,商業(yè)用電價格0.9元/度。煤電的直接成本約0.38元/度,治污的間接成本約0.4元/度,合計約0.78元/度。光電轉(zhuǎn)換率為0.13—0.15,成本2-5元/度。光熱電系統(tǒng)效率為0.12—0.19,成本0.9-1.1元/度,其極限效率是0.36。光熱效率尚有大幅改進空間。見文獻(略)?,F(xiàn)有集熱管雖能作供熱和發(fā)電,但效果不夠理想。而無熱損失太陽能集熱管,由于光熱效率理論極限為100%,因此集制熱、運熱、儲熱于一體。用于熱發(fā)電,可大大提高效率,有望發(fā)電成本低于0.38元/度,從而解決能源危機。用于熱工業(yè),如供暖、供冷等,可解儲熱、熱輸運世界性難題。實現(xiàn)技術(shù)升級換代。

理論上認為大約40分鐘的照射在地球上的太陽能,便足以供全球人類一年能量的使用。我國可開發(fā)的總風(fēng)能約為40億千瓦,水能約為5.4億千瓦,而太陽能的輻射能量要比這些大幾百至幾千倍。所接受的太陽能總輻射為1.8萬億千瓦,相當于每平方米每天可收到約0.5公斤的標準煤。年總量約為5.86×103MJ / m2 ,等于17000億噸標準煤,是我國當前年消費的一次能源的600倍。等于數(shù)萬個三峽工程發(fā)電量的總和。我國光照資源豐富的荒漠面積約108 萬km2。太陽能在單位面積所產(chǎn)生的電能也10倍于風(fēng)能。其發(fā)電高峰期也就是用電高峰期。毫無疑問地說,太陽能是取之不盡、用之不竭的能源。所以,人類的未來,必定是太陽能時代。

太陽能光電技術(shù)的發(fā)電成本居高不下,是化石能源發(fā)電成本的5-10倍。它的高碳排放以及對環(huán)境的污染也更是使太陽能光電產(chǎn)業(yè)不能極大擴展的重要因素。普遍同意,制造1兆瓦光電池總耗電量約為600萬度電,在20年的壽命中的總發(fā)電量約為3600萬度電,可能達到6倍的增益。然而我們應(yīng)當注意到,在傳統(tǒng)的制造技術(shù)中所耗費的電能,是燃煤換得的能量,其每度電約為1.32公斤的二氧化碳排放量。但如果計及光伏電池及其組件的生產(chǎn),還要消耗相當大的電力,實際上每發(fā)1度由來自光伏發(fā)電的電能,還要排放0.22公斤的CO2。而如果中國所生產(chǎn)的光電池有99%用于出口,其碳排放800萬噸的CO2排放量,就完全由中國承擔。發(fā)展低碳太陽能產(chǎn)業(yè)是十分迫切的任務(wù)。

將2020年要求“年”減少能耗22億~30億噸標準煤的數(shù)字,下降到要求11億~19億噸標準煤。到那時,唯一能大量滿足中國能源需求,同時又不排放碳的能源供應(yīng),就只有太陽能發(fā)電和太陽能供熱了。熱儲存和熱輸運是熱能工程中兩大世界性難題。

太陽能發(fā)電分為太陽能光伏發(fā)電和太陽能光熱發(fā)電兩種類型。當前,熱電轉(zhuǎn)換率為36%。相對于太陽能光伏發(fā)電,太陽能光熱發(fā)電有很多獨特優(yōu)勢。

1、成本低。太陽能光熱發(fā)電的成本約為2萬元/千瓦,而太陽能光伏發(fā)電約為5萬元/千瓦。

2、太陽能光熱發(fā)電的系統(tǒng)效率為12%~19%,而目前太陽能光伏發(fā)電的系統(tǒng)效率為13%~15%。

3、太陽能光伏發(fā)電是需要太陽能電池進行光電轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)的,這就需要大量的太陽能電池。目前,太陽能電地主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅3種,而這些電池的生產(chǎn)過程中難免會產(chǎn)生一定的污染,太陽能光熱發(fā)電則不會出現(xiàn)此類問題。

4、太陽能光熱發(fā)電是熱電聯(lián)供的,可與化石燃料形成混合發(fā)電系統(tǒng)。

5、化石能源熱發(fā)電是當前主要的發(fā)電方式,其主要裝備鍋爐、汽機、發(fā)電機、輸變電設(shè)備等已形成了成熟產(chǎn)業(yè),使太陽能熱發(fā)電易于迅速實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化;

6、中間被加熱工質(zhì)同時起到一定儲能作用,可以緩解太陽幅射強度變化帶來的不利因素,加之鍋爐還可用其他能源(煤、油、氣)燃燒供熱,使能持續(xù)發(fā)電克服太陽能不連續(xù)的缺點;

7、其發(fā)展方向也是要努力提高工質(zhì)溫度以提高熱電轉(zhuǎn)換效率,增大單機容量以改善經(jīng)濟性能,熱電站多年的發(fā)展經(jīng)驗可以借鑒。8、太陽能聚光熱力技術(shù)不僅具有低成本、高效率、占地面積小、人工要求低、100%環(huán)保的節(jié)能技術(shù)優(yōu)勢。

太陽能光熱發(fā)電單位造價約為16000元/KW;使用非晶硅光伏發(fā)電,單位造價約為55000元/KW;使用硅電池光伏發(fā)電,單位造價約為70000元/KW。

中國工程院院士張耀明稱:太陽能熱發(fā)電是最可能引起能源革命,實現(xiàn)大功率發(fā)電、替代常規(guī)能源的經(jīng)濟手段之一,將完全有可能給緊張的能源問題帶來革命性的解決方案,未來的太陽能熱發(fā)電成本將可以實現(xiàn)5美分/度的目標。

現(xiàn)在太陽能光伏發(fā)電成本是2-5元/度。而太陽能熱發(fā)電成本卻比煤電高不了多少,約0.9-1.1元/度?;旧弦堰_到商業(yè)用電價格0.9元/度水平。若采用無熱損失太陽能集熱管,以及用于儲熱和運熱上,則成本有望降低到0.38元/度以下。這樣就解決了能源危機,不用石化燃料。從理論上講,只要降到0.78元/度,就有重大應(yīng)用價值。于是緩解了能源危機。因此,集制熱、運熱、儲熱為一體的原創(chuàng)無熱損失太陽能集熱管,值得特別關(guān)注。它可解能源危機與熱運、熱儲三大世界難題,以及傳統(tǒng)熱能產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級。
 



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