王之江院士：关于及早建设太阳能热电厂的建议

    太阳是一个十分巨大的能源，它送到地球的光功率就有12万TW。与此相比，现在人类社会的总能耗约13TW，全世界发电装机容量不到4TW，都比太阳送到地球的光功率小得多。地球上的所有石油资源相应的能量，只相当太阳在一天半时间内供应给地球的光能。再者，由于能源危机以及对环境污染的忧虑，一些发达国家早在上世纪七十年代，就开始投资于工业开发太阳能。
 
    上世纪七十年代，全世界投入太阳能热电CSP（Concentrating Solar Power）研究开发的经费规模约有五亿美元，多种方案的太阳能实验热电站从而在各国建成。其中，从1984到1990年，美国在加州莫哈夫沙漠（Majave Desert）地区相继建成九个槽式太阳能热电站（Trough，“SEGS 1…1X”）。其发电功率分别为14MW、6×30MW和2×80MW。这组总功率354MW的电站建成后，一直向加州电网供电至今，累计供电12TWh，其中新装置的电效率已达30%。
 
    然而，由于1991年到1992年油价下跌，CSP失去开发经费，承包SEGS的公司Luz因而破产。
 
    欧洲对CSP开发作笫二轮投资（Euro Trough）是受1986年切尔诺贝利（Tschernobyl）核电站事故的影响，对Trough技术也做了进一步开发。2001年“9·11”事件后油价上涨，才形成CSP电厂建设的笫二次机遇。一些国家和地区（如西班牙和美国加州）为鼓励发展可持续能源（ Renewable Energy ）相继立法，也极大促进了太阳能热电的建设。现在已经有不少公司介入这个领域。
 
    通过三十多年的研究开发实践，在国际间现在已有一些共识，即太阳能热电站（CSP），尤其槽式太阳能热电站（Trough），是最便宜的太阳能。一些科技会议和项目计划对有关技术的研究、开发和推广起到了重要的作用，例如：
 
    ——2007 Parabolic Trough Technology Workshop， March 8-9（会议文集可由www.nrel.gov/csp/trough/下载）。此国际会议有欧美国家120多人参加，包括不少公司。会议目的是交流技术，交流建设项目，推广Trough工业，鼓励工业界进入此领域。
 
    ——U.S. DOE Basic Energy Science Workshop on Solar Energy Utilization， April 18-21，2005（会议资料可从www.physicstoday.org 下载）。此会议的主题是开拓太阳能基础研究领域，也对已有工业技术进行讨论和评价，包括对CSP的判断等。摘要发表在Physics Today，March，2007。
 
    ——SolarPACES是IEA （International Energy Agency）的一项国际合作计划（www.solarpaces.org），目标是在2015年前建设5000MW CSP太阳能热电站。
 
    此组织在2000年有十四个成员（澳大利亚、巴西、埃及、欧共体、法国、以色列、德国、墨西哥、俄国、西班牙、南非、瑞士、英国及美国）。已经建成和正在建设的项目包括：阿尔及利亚，埃及，墨西哥，摩洛哥，印度等国30MW；伊朗60MW；南非100MW；西班牙12×50MW；以色列5×100MW；美国3000MW等太阳能热电站。其中，除南非为塔式CSP外，其他都是槽式（Trough）。希腊50MW和意大利ENEA 40MW Trough，不属此范围。ENEA某些技术也许比SEGS先进。
 
    ——TRANS-CSP规划。这是在德国政府支持下，联合埃及、阿尔及利亚和约旦的能源部门于2006年完成的规划。TRANS-CSP大概是这方面雄心最大的规划，其目标要在2050年前，在中东和北非建设多个CSP电站，将电力通过直流高压线送到欧洲（共102GW/707TWh/y，占欧洲供电15%）。这份很长的规划（最终报告可由www.dlr.de下载）对于欧洲发展各种能源的现状和前景，从天时地利到人和，做了多方位考察，规划了各种能源的发展前景。
 
    已经开发的CSP实验热电站，主要有三种形式，即槽式、塔式和碟式。槽式采用柱形抛物线反射镜将日光聚焦于吸收管，加热管内液体，此液体加热蒸气发电的过程与常规电厂相同。塔式采用大量分立的抛物面反射镜，将日光都聚集在塔顶的公共吸收体，加热吸收体内液体。碟式将单个抛物镜与吸收体及发电机联成一体，跟踪太阳运动，属小型发电站。初期的实验认为，槽式仅能得到摄氏400度的蒸气；碟式可达摄氏650度；塔式可达摄氏1500度。高温有利于提高热机效率。但从多年的实践表明，槽式具有综合优势，能提供最便宜的电力，是现在工业推广的主要形式。
 
    现在的Trough电站电价，为每度电（KWh）10~20美分，与地区日照水平及电站规模相关，已与美国加州夏季峰值电价相同。一般估计十年内会降到4~6美分。Trough的各个技术环节仍在不断改进中，包括反射镜的形式和参数、镜面材料和结构、吸收体绝热技术、吸收体表面涂层、所用吸热液体材料、储热罐、装校调正检测技术等。例如，ENEA和欧洲一些已建成Trough的技术性能已使蒸汽温度达到550摄氏度。
 
    CSP有一系列优点：不产生废料；对环境友好；可利用荒漠作为能源基地；所用器材都容易得到；它可以与燃料电站组成共同体ISCC （Integrated Solar Combined Cycle）等。ISCC的电价水平现就可降到6美分，近期内会再降到5美分。另外，若同时利用太阳能于海水脱盐来供应淡水，太阳能的利用率可提高到55%。与某些可持续能源（Renewable Energy）不同，还可按需要发电。
 
    为此，特提出如下建议：
 
    （1）借鉴TRAN-CSP，我国应制定一个针对各种能源的近期与长远发展目标。
    （2）国家应鼓励可持续能源（Renewable Energy）优先发展并进行相应立法。
    （3）及早建设我国大型太阳能热电厂。扶植Trough部件加工工业，进一步降低其成本，提高我国参与相关行业国际竞争的能力。