太陽能發電的新思路

周軍

大家對光伏發電非常熟悉。它是直接把光能通過光伏組件轉換為電能。光伏發電雖然易施工、易維護，但占地面積大、受天氣條件影響大，陰天發電量很低，夜晚不發電。目前，科學家正在考慮使用光熱發電。

光熱發電是將光能轉換成熱能儲存起來，然后再進行發電，采用成熟儲熱技術的光熱發電可實現全天24小時穩定持續供電。在光熱發電的過程中，傳熱、儲熱的“中介”就是熔融鹽。熔融鹽是鹽的熔融態液體，形成熔融態的無機鹽，其固態大部分為離子晶體，在高溫下熔化后形成離子熔體。

太陽能熱發電被認為是可再生能源發電中最有前途的發電方式，而傳熱、儲熱技術是太陽能高溫熱發電的關鍵技術。其基本原理是把太陽的熱量收集起來，將能量轉入鹽中使其融化;這時，鹽的溫度能達到幾百攝氏度，再通過它傳熱。在整個發電裝置中，主要涉及三個部分：一是太陽能的匯集，二是熔融鹽的存儲，三是能量交換和轉換。

太陽能匯集的原理就和小學《科學》課本上那個聚光的“鏡面大鍋”有些相似。比如槽式太陽能熱發電就是利用拋物線形的聚光鏡，將太陽光的熱能聚合到集熱管，使得集熱管中的鹽升溫，直至熔化成液態。

高溫的液態鹽循環流動，通過熱量交換的循環將水變成水蒸氣，再用蒸汽推動汽輪機，從而實現發電。整個過程中，熔融鹽和水互不干涉，都是可以循環利用的。

這個叫鹽的媒介并不一定是食鹽（氯化鈉），而是各種無機鹽，例如氯化鉀、硝酸鉀等。它可以是用同一類熔融鹽按照一定比例混合而成，也可以是用不同種類的熔融鹽按照一定的配方混合，形成多種新型混合共晶熔融鹽。

我國于2016年8月20日并網發電的中控太陽能德令哈10MW塔式熔鹽光熱電站，建于青海省海西州德令哈市。它以二元硝酸鹽作為吸熱、儲熱介質。它是我國首個投入運行的以熔融鹽為傳熱和儲熱介質的塔式項目，也是繼西班牙、美國之后全球第三座商業化運行的熔融鹽塔式電站。

從理論到產業如何走得順暢，仍然是需要科學家們探索的問題。此前，科學家們已經解決了儲能和經濟型難題，例如，在塔式的熔融鹽發電場上利用大規模定日鏡場收集太陽能，將熔融鹽加熱并進行儲存，再根據電網的指令調度。由于帶有儲能系統，可以實現連續、穩定、可調度的電力輸出。光熱發電產業鏈也基本不會出現光伏電池板生產過程中的高耗能、高污染等問題，而且它的發展對我國目前產能過剩的玻璃和鋼鐵產業有極強的帶動作用。光熱產業發展的經濟貢獻值將高于光伏。

除了熔融鹽之外，人們還通過導熱油作為介質利用太陽能，也是通過拋物線形的聚光鏡將太陽能聚到集熱管中，管中流動的是導熱油，而不是熔融鹽，通過熱油將海水蒸發冷凝后實現淡化。無論采取哪種介質，它們都要有“海綿”的特性，能將太陽能吸收到“體內”，并在需要的時候釋放出來，通過自己的“吸、吐”，實現太陽能的“時空旅行”。6F2BB1F2-6FD9-4B5D-B53D-4CF8747D19FA