電從鹽中來(lái)

是的沒(méi)錯(cuò)，就是廚房里的那廝和它的“狐朋狗友”，在被認(rèn)為是最有前途的可再生能源發(fā)電方式中唱起了主角。建在“鹽的世界”柴達(dá)木盆地邊上、于去年年底入網(wǎng)發(fā)電的青海省德令哈市50兆瓦光熱電站，核心部分之一就是鹽罐。

用鹽發(fā)電的原理其實(shí)很簡(jiǎn)單：收集太陽(yáng)熱量把鹽曬熔，熱量?jī)?chǔ)存到高溫的熔融態(tài)鹽里，再用熔鹽將水加熱，得到水蒸氣推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。也就是說(shuō)，鹽并不能直接發(fā)電，熔融鹽發(fā)電實(shí)質(zhì)上是一種太陽(yáng)能發(fā)電。那為什么不直接使用太陽(yáng)能電池，而非要多此一舉讓鹽橫插一杠呢？

停電啟示錄

對(duì)于生在電燈下、長(zhǎng)在空調(diào)里，手機(jī)電量低于10%就要抓狂的我們來(lái)說(shuō)，沒(méi)有電的日子無(wú)異于末日。2003年8月，老牌電氣王國(guó)美國(guó)的人民群眾，就切實(shí)體驗(yàn)到了被大停電支配的恐懼。由于電網(wǎng)發(fā)生事故，美國(guó)東北部8個(gè)州的幾千萬(wàn)人陷入了無(wú)邊的黑暗，城市機(jī)能癱瘓，交通停擺，公路堵塞，自來(lái)水?dāng)嗔?，垃圾堆積如山……景象凄慘無(wú)比。

事故引起了美國(guó)政府對(duì)電網(wǎng)安全的深憂遠(yuǎn)慮，因?yàn)殡娭诂F(xiàn)代社會(huì)，就好比氧氣之于生物。而做事嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡聡?guó)人則趁機(jī)強(qiáng)調(diào)自家的“分散配置電網(wǎng)”是世界上最安全的電網(wǎng)，可有效避免大面積停電。

“分散配置電網(wǎng)”的優(yōu)勢(shì)在于調(diào)節(jié)不同地區(qū)或時(shí)段的用電量，平衡用電峰谷，防止電網(wǎng)因超載而崩潰，這正是電網(wǎng)的智能化發(fā)展方向。很快，電網(wǎng)的智能控制、科學(xué)調(diào)峰受到世界各國(guó)的深切關(guān)注。2009年美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬提出要建設(shè)智能電網(wǎng)，我國(guó)也把智能電網(wǎng)建設(shè)寫入了十二五規(guī)劃。

建設(shè)智能電網(wǎng)的一個(gè)關(guān)鍵，在于建立大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)，也就是把此時(shí)此地的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，轉(zhuǎn)移到彼時(shí)彼地使用。

傳統(tǒng)發(fā)電方式水電、火電、核電，都算是自帶儲(chǔ)能系統(tǒng)，即水庫(kù)、煤或石油、核燃料。但水庫(kù)依然有地點(diǎn)的限制，必須水資源充足且地勢(shì)有落差。核電選址一般也在海邊?；痣姷故遣皇軙r(shí)間、地點(diǎn)影響，但污染太大，且能源難以再生。而新能源發(fā)電如風(fēng)電、太陽(yáng)能光伏等雖不愁能源、不挑地點(diǎn)、環(huán)保安全，可惜卻有天時(shí)這個(gè)大問(wèn)題：一旦風(fēng)停日落就只能關(guān)機(jī)睡大覺(jué)，電力輸出太不穩(wěn)定，對(duì)電網(wǎng)調(diào)控十分不友好。不過(guò)，若有儲(chǔ)能系統(tǒng)輔助，新能源發(fā)電當(dāng)前途無(wú)量。

而鹽，正是一種十分優(yōu)秀的儲(chǔ)能介質(zhì)。

蓄熱環(huán)保小能手

積蓄熱能的熔融鹽，跟太陽(yáng)能搭檔構(gòu)成光熱發(fā)電系統(tǒng)，簡(jiǎn)直不要太好用。

必須說(shuō)明的是，光熱發(fā)電和光伏發(fā)電是兩碼事。雖然利用的都是太陽(yáng)能，但光伏發(fā)電是通過(guò)硅晶等半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，直接將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為電能;而光熱發(fā)電則是先用傳熱介質(zhì)儲(chǔ)存太陽(yáng)熱能，再把熱能轉(zhuǎn)化為電能。

光熱發(fā)電系統(tǒng)的核心，是太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和儲(chǔ)熱系統(tǒng)。

集熱系統(tǒng)就是大型聚光鏡陣列，前面提到的青海德令哈50兆瓦項(xiàng)目，用了25萬(wàn)個(gè)凹面鏡，占地達(dá)62萬(wàn)平方米，極為壯觀。這些鏡子能像向日葵一樣時(shí)刻不停地追蹤太陽(yáng)，將陽(yáng)光集中到真空管上。

真空管內(nèi)流動(dòng)著儲(chǔ)熱介質(zhì)，它可以是水，是油，甚至沙子、陶瓷、金屬，以及目前最受青睞的鹽。被陽(yáng)光加熱到幾百攝氏度的熔融態(tài)鹽，流到高溫熔鹽罐中儲(chǔ)存起來(lái)，需要發(fā)電時(shí)再用來(lái)燒水，無(wú)論夜晚還是陰雨天，都能持續(xù)、穩(wěn)定地輸出電力。燒完水變冷的鹽流入低溫熔鹽罐中，然后再次開(kāi)始集熱—放熱—發(fā)電的循環(huán)。德令哈50兆瓦項(xiàng)目使用的巨大熔融鹽儲(chǔ)罐，直徑42米，是亞洲最大的熔融鹽儲(chǔ)熱罐。

跟光伏發(fā)電相比，熔鹽發(fā)電不僅做到了24小時(shí)全天候開(kāi)工，而且能避免光伏電池生產(chǎn)中的高能耗、高污染、高成本等問(wèn)題。跟火電比起來(lái)其環(huán)保優(yōu)勢(shì)就更突出，德令哈50兆瓦電站每年起碼比同等規(guī)模的火電廠少排10萬(wàn)噸二氧化碳等廢氣，相當(dāng)于植樹(shù)造林4200畝。

尋找更好的熔鹽

鹽有千千萬(wàn)萬(wàn)種，當(dāng)然并不是所有的都適合熔鹽發(fā)電。熔點(diǎn)太高的不行，沸點(diǎn)太低的也不行。熔點(diǎn)高意味著凝點(diǎn)也高，夜間或冬天氣溫降低時(shí)就容易凝固，堵塞管道;沸點(diǎn)低意味著容易氣化，體積暴漲，會(huì)撐壞儲(chǔ)罐。還有，腐蝕性大的不行，儲(chǔ)罐易穿孔;易分解的也不行，性質(zhì)不穩(wěn)定;產(chǎn)量低的不行，太貴;流動(dòng)性差的也不行，堵管……

所以，研究各種鹽的性質(zhì)、制造工藝，探索不同鹽類以不同比例混合的配方，就成了研究熔鹽的重點(diǎn)。

如今應(yīng)用最廣泛的熔鹽是二元硝酸鹽，即60%硝酸鈉+40%硝酸鉀，工作溫度450℃～500℃，儲(chǔ)熱效率較高，但缺點(diǎn)是熔點(diǎn)高了些，為207℃。由53%硝酸鉀、7%硝酸鈉和40%亞硝酸鈉混合而成的三元鹽，熔點(diǎn)則可降低到142℃，適合中溫?zé)幔?50℃～350℃）的利用領(lǐng)域。目前更多的低熔點(diǎn)熔鹽產(chǎn)品正在被不斷開(kāi)發(fā)出來(lái)。

性質(zhì)更穩(wěn)定、熔點(diǎn)與沸點(diǎn)間的溫度差更大、儲(chǔ)熱空間更廣……總之，在尋找性能更優(yōu)越的熔鹽的道路上，人類的腳步始終不停。對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)，對(duì)美好未來(lái)的追求，亦是如此！