擊敗光伏替代核電:斯特林碟式太陽能聚光發(fā)電
日本核泄漏給世界再一次敲響了警鐘,能源安全問題已經(jīng)成為世界的焦點,未來的希望在太陽能,太陽能最大的希望在斯特林碟式太陽能聚光發(fā)電
我國每年太陽能資源可開發(fā)量折合標準煤達17000億噸,而包括風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮茉趦?nèi)的其他可再生能源折合標準煤不到60億噸。未來20年,全球光熱發(fā)電每年將會有164億歐元的巨大市場。到2025年,全球光熱發(fā)電的裝機總?cè)萘繉⑦_到36000兆瓦;到2040年,光熱發(fā)電將滿足世界上5%的電力需求。相對于全球市場,國內(nèi)光熱發(fā)電市場潛力也是非常巨大。據(jù)測算,到2015年,中國光熱發(fā)電的規(guī)模將達到400到500兆瓦。2015年以后,光熱發(fā)電每年的裝機規(guī)模都將達到300到500兆瓦。從耗能和技術(shù)側(cè)面來講,光熱更符合中國現(xiàn)階段的國情和長遠規(guī)劃。據(jù)統(tǒng)計,目前全球投入使用的太陽能光熱發(fā)電電站裝機容量約有700兆瓦,在建項目1200兆瓦,已經(jīng)宣布建設(shè)的裝機容量則為1.26萬兆瓦,并且這些數(shù)字每周都在更新。以目前的發(fā)展形勢看,這個發(fā)電領(lǐng)域的后起之秀很有可能在不久的將來超越光伏,成為發(fā)電領(lǐng)域的一支重要力量。
斯特林熱機應(yīng)用在太陽能發(fā)電領(lǐng)域,成本與光伏發(fā)電比較將顯著降低,并且純轉(zhuǎn)化效率比光伏發(fā)電高一倍以上。熱電聯(lián)供轉(zhuǎn)化效率更是高達5倍,在太陽能住宅應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊.大功率地搜集匯聚太陽能,用斯特林熱機帶動發(fā)電機發(fā)電,能夠大功率地利用太陽能發(fā)電,是人類利用太陽能這種可再生能源的一種很好的方式. 用硅光電池光伏組件發(fā)電成本很高,一般只能用于小規(guī)模太陽能發(fā)電,較難進行大容量電力網(wǎng)供電,斯特林太陽能發(fā)電相對光伏系統(tǒng)太陽能發(fā)電成本要低得多,較成熟的斯特林太陽能發(fā)電,只有光伏系統(tǒng)發(fā)電成本的1/5—1/10。由于斯特林太陽能發(fā)電功率較大,可以進入電力網(wǎng)供
電。
成套斯特林太陽能發(fā)系統(tǒng)成本約4000元/千瓦。進行大規(guī)模生產(chǎn)成本有望2000元/千瓦?,F(xiàn)太陽能光伏產(chǎn)品價格2萬-3萬/千瓦。成本低槽式光熱發(fā)電技術(shù)達2.6萬/千瓦,盈利空間巨大.
太陽能光伏組件系統(tǒng)發(fā)電,硅光電池的轉(zhuǎn)換率只有百分之十幾,則硅光電池發(fā)電的占地面積較大,而斯特林太陽能發(fā)電的太陽能轉(zhuǎn)換率相對較高,則占地面積也相對較小。 太陽能斯特林發(fā)電系統(tǒng)由幾個部分組成,主要是:一是太陽能全自動跟蹤接收匯聚反射部分;二是太陽能的聚焦能量接收傳導(dǎo)轉(zhuǎn)換熱管等部分;三是熱能儲存器部分,比如儲存器之類;四是斯特林熱機;五是由斯特林發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機。 在這個系統(tǒng)中生產(chǎn)制造難度最大的部分是這個在各類熱機中效率最高的斯特林熱機,斯特林發(fā)動機部分的靜特性、動特性的系統(tǒng)參量分析計算設(shè)計、工藝性難度較高的加工制造、特種材料、熱機工質(zhì)等都是世界性難題,通過斯特林熱機的研究設(shè)計加工制造,會大大促進機械行的業(yè)技術(shù)進步。
這個系統(tǒng)中的太陽能全自動跟蹤接收匯聚反射部分也有一定的研究工作量,大面積的匯聚反射鏡,可以采用正面鏡或者背面鏡,比如玻璃背面鏡可以用高質(zhì)量的厚度較小的高硅硼玻璃在600多度的溫度下,用模具加工成拋物線曲面之類的成型玻璃,在背面涂鍍銀層或鋁層,成為高反射率的太陽能匯聚反射板。
由于斯特林熱機及太陽能接收轉(zhuǎn)換熱管等部分是不動的,把移動的太陽能穩(wěn)定地匯集聚焦到不動的接收器上,要有一套自動跟蹤裝置,這種跟蹤裝置應(yīng)該是以太陽為目的物的主動尋的雙通道閉環(huán)跟蹤裝置。這種裝置的一種設(shè)計是將四個(5個)光敏或熱敏傳感器件置于太陽能需接收位置,傳感器四個位置信息經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送給MCU處理后,通過接口電路把動作指令送至伺服機構(gòu),將聚焦射線偏離的反射鏡移向正確的位置。采用MCU這種嵌入式CPU的控制意圖主要由程序語言來確定,由時鐘程序作用,加入起控程序和一天運行終結(jié)后返回程序后,可以穩(wěn)定地長期自動運行發(fā)電;還可以加入溫度檢測控制和液位檢測控制等等。
這種設(shè)計電路和程序在實際應(yīng)用中效果較好。斯特林碟式太陽能發(fā)動機,可以利用太陽能,生物質(zhì),工業(yè)廢熱等低品位能源進行發(fā)電或制冷。轉(zhuǎn)化效率高,低成本,應(yīng)用領(lǐng)域廣,熱電聯(lián)供轉(zhuǎn)化效率高達90%以上。 斯特林太陽能發(fā)電是很有價值的項目,經(jīng)過努力是會使造價較大幅度地降下來的。
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