低温太阳能光热发电更适合中国国情
太阳能热发电技术一直以来被归为高温段的太阳能热利用，事实上，得益于低温有机朗肯循环技术的发展，低温太阳能热发电技术也正逐步开始走向应用，其潜在的巨大市场价值开始受到越来越多的关注。
2012年4月份，长期从事太阳能低温热发电技术研究的孟宁博士从加拿大回国，创办了南京微阳电力科技有限公司（以下简称微阳）和南京美晟新能源科技有限公司，专注于低温朗肯循环太阳能热发电技术的研发和产业化。一年后的今天，其已经成功开发出了1kW和10kW的低温朗肯循环热发电系统样机，并取得了一系列的科研成果。日前，CSPPLAZA记者专访了孟宁。
更适合中国国情
“我们不要盲目跟风，一窝蜂地都去搞高温太阳能热发电，事实上，低温太阳能热发电更适合中国国情。”孟宁在接受CSPPLAZA记者采访时阐述了他的观点。在孟宁看来，中国的低温太阳能热利用技术已经全球领先，产业十分成熟，规模十分庞大，低温太阳能热发电技术所需要的热源温度可以通过低成本的成熟集热技术获得。而且，中国的低温热利用市场是从农村和乡镇发展起来的，拥有广泛的群众基础，更易推广。
“当前国内玻璃、钢材等产能严重过剩，太阳能热发电站的建设对这两种产品的需求极大，是可以有效缓解上述产能过剩的新兴产业。其对社会各产业的带动性极大，对经济的驱动效应十分明显。甚至可以说其是类似于房地产的又一大产业。依靠房地产驱动经济发展并非健康的经济发展方式，通过推动光热发电产业发展则是完全健康的、绿色的产业经济之路，也是适合中国产业经济结构调整的正确选择。”孟宁对太阳能热发电产业的经济带动性表达了自己的观点，这也与本网此前采访的多位业内人士的观点相一致。
低温太阳能热利用目前以热为主，市场竞争十分激烈，而以低温太阳能为热源，通过有机朗肯循环产出电力，依然是一个空白市场。“如果能把中国的太阳能低温集热技术与低成本的有机朗肯循环低温热发电技术结合起来的话，我们完全可以走出一条拥有完全自主知识产权的光热发电之路，并成长为全球领先的太阳能热发电市场。原因在于中国拥有成熟的、庞大的太阳能热利用产业和十分完整的产业链。”孟宁信心满满地说道。
孟宁表示，高温太阳能热发电自上世纪80年代，美国建设第一批槽式光热电站以来，已经发展了20多年，但成本依然很高，可下降的潜力也十分有限，这是因为要获取高温热源，太阳能集热装置必须采用大面积、高聚光比、高跟踪精度的聚光集热方式，这导致整个系统的控制难度很大、安装和运行管理、维护复杂，成本难以下降。这是太阳能高温热发电的发电成本远高于传统火力发电而至今未能大规模产业化的主要原因，也是其在中国进行商业化应用开发的最大障碍。在孟宁看来，低温光热发电完全可以取代高温光热发电，从循环效率上来看，高温蒸汽朗肯循环的发电效率也只有15%左右，与低温光热发电的效率相差无几，没有必要为了获取高温热源而投入高昂的额外成本。
高温光热发电目前的单位kW投资成本大概在25000元人民币左右，那么，对于低温太阳能热发电，其成本可以做到多少呢？孟宁表示，如果实现规模化开发，即相关的设备、组件全部实现规模化生产，电站装机实现规模化，其单位kW投资成本大概可以做到10000元人民币左右，是高温太阳能热发电的将近1/3，以20年运营寿命粗略估算，度电成本仅为三毛多钱。但这仅仅是目前的理论推定，现在进行准确的实际成本核算还为时过早。可以肯定的是，其成本比高温光热发电会低很多。这对于中国的电力市场来说，显然更易接受。
当前的技术瓶颈
传统火电厂和高温太阳能热发电都是采用以水蒸汽为介质的朗肯循环，而有机朗肯循环低温热发电技术是以低沸点有机物为工质的朗肯循环。两者的最大区别在于所采用的工质不同，工质的改变为有机朗肯循环发电带来了两个核心难题，一是工质的选择，二是透平的设计。
孟宁对CSPPLAZA记者表示，对于上述两个难点，微阳主要是通过对低沸点有机工质的优化设计及组合，配制出热物性最佳的共沸物。对于不同的集热温度，最佳的工质选择也会有所不同，微阳拥有针对不同集热温度配比不同的最佳适用工质的能力。微阳所研发的有机工质，甚至可以在超低温（100摄氏度左右）进行高效循环。与传统的低温热发电技术相比，对热源的温度要求低，同时还可大幅度提高热电转化效率。
据了解，有机工质的可选种类繁多，如何选择配制出合适的有机工质是这项技术的核心之一。目前在研究和应用方向上多采用R123、R236ea、R60la、R245fa、正戊烷等作为有机工质，这些工质大都有较大的环境影响和安全问题，开发出环境友好、安全高效的有机工质是该项技术推广应用的重要课题。孟宁对此表示，“对有机工质的选择，应首先评估其环境影响，这是从事这方面研究的科研人士需要优先考虑到的，应尽最大可能地降低工质的环境影响，开发出安全、不可燃、低排放的有机工质。”而对于微阳所开发的有机工质究竟是一种什么样的工质，由于涉及到企业核心技术，孟宁没有向记者透露。
在透平设计方面，低温朗肯循环汽轮机的设计与传统蒸汽轮机有很大不同。中国科学技术大学从事低温太阳能热发电技术研究的相关人士在接受CSPPLAZA记者采访时表示，“不像传统火电的汽轮机，低温朗肯循环汽轮机为非标产品，根据所选用的有机工质的不同，汽轮机的设计都会有所不同，因此要根据工质等各方面因素综合考虑设计方案。”另外，这种汽轮机的制造还涉及到工质的密封问题等工艺难点。目前，我国几大汽轮机厂都对这种汽轮机进行了一系列的研发，据本网记者了解，目前技术较为领先的为杭州汽轮机厂。孟宁表示，微阳目前也正在与相关合作单位致力于开发高效的，低成本的无泄露低温热发电汽轮机。
也正是基于突破上述技术瓶颈的理想，微阳目前的核心工作仍是研发，而非市场开拓。孟宁认为，一个企业只有把技术做好了才有资格、有能力去做市场，没有技术，一切都是空谈。
对于高温光热发电，人们一直在试图改进集热技术来提高工质温度，从而实现更高的热电转换效率。而对于有机朗肯循环，则并非如此。孟宁告诉CSPPLAZA记者，低温朗肯循环的效率与温度之间的关系比较复杂，根据不同工质的不同特性都有所不同。某种层面上来说，到了一定的温度，其效率可能就升不上去了。具体的临界温度和工质的选择有关。低温朗肯循环的定位就是低温发电，没有必要去投入更多成本来获得更高的热源温度。
另外，太阳能低温光热发电还可以轻松实现全天候发电，即便在没有储热的前提下，在白天也可以利用太阳能集热，晚上利用燃气等热源发电。通过成熟储热技术的应用还可以进一步改善电能质量，使其对电网不造成任何冲击，是真正的电网友好型绿色能源。同时其还可以用于热电联产，可以根据实际需要进行热、电发生的灵活配置。在分布式太阳能发电市场，这是比光伏发电更优的分布式太阳能发电和太阳能供热解决方案。当然，基于其模块化的设计，也可以用来组建大规模光热电站，规模化成本优势将会更加明显。
太阳能低温热发电的优势还在于，其基本不需耗水，发电部分不用水做介质，冷却也采用空冷系统，耗水环节仅仅发生在对集热器的清洗等方面，耗水量极低，这对于太阳辐照资源丰富而水资源短缺的地区十分适宜。
再者，由于其对热源的温度需求较低，产生100摄氏度左右的有机工质蒸汽即可发电，这对太阳辐照的要求较低，现有的CPC集热器、小型槽式集热系统等成熟的太阳能集热技术可在全国大部分地区轻松获得这种温度的热源，使得这种技术的可开发利用的地域限制大大降低，市场广度大大增加，市场潜力巨大。
孟宁表示，目前，微阳正在进行有机朗肯循环系统的中试，现拥有1KW和10KW的两种太阳能低温热电联产样机系统，并将于近期开始接入太阳能集热系统进行联调，预计有机工质蒸汽温度在180摄氏度左右。
对于微阳的近期规划，孟宁告诉CSPPLAZA记者，微阳目前一方面在全力推进技术的研发和系统的中试，另一方面也已与相关投资方建立了良好的合作意向，一切顺利的话，预计到明年会有几笔资金注入，届时公司在技术方面的储备也将完成，将开始重点推动其产业化应用。
Microsolar，意为“用小型汽轮机驱动太阳能发电”，这是孟宁对其公司英文名称的解释。小太阳，大梦想！这也寄托着孟宁的个人理想：掌握中国人拥有完全自主知识产权的低温太阳能热发电技术，并将其推向产业化。
如若低成本的低温太阳能热发电技术瓶颈被彻底突破，如孟宁一样的科学家的理想得以实现，这一潜力巨大的市场将被引爆。这很可能是一座巨大的尚未开垦的金矿，而最先做好技术储备的企业，将掌握这座金矿的开采权。
文章出处：http://www.taiyangneng51.com/New-612.html
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