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亚洲首座太阳能热发电实验电站成功发电

2013.1.04

　　北京西北75公里，延庆县八达岭长城脚下。

　　站在长城上向南远眺，一个白色柱状的“大家伙”耸立在蓝天之下；一侧，上百片硕大的玻璃面板，把太阳光反射到它上面。

　　这个不久前建成的大家伙就是我国、也是亚洲首个太阳能热发电站的吸热塔。其建造者之一、中科院电工所研究员王志峰不敢相信：4年前这儿还是一片杂草丛生的荒地，如今居然成了长城一景。

　　蜕变背后，是以中科院电工所为首的863项目团队以及13家项目建设单位，为建造实验电站上千个日夜的钻研和努力。

　　最初做的镜子

　　遇到风就像野鸭子乱拍翅膀

　　2006年前，我国在太阳能热发电技术方面还是一片空白，建设太阳能热发电电站更无先例可循。

　　王志峰说，由于没有任何经验借鉴，无论安装、调试还是其它工作，都会有很多意想不到的困难。

　　电站建设，很重要的一部分是做出高精度、低耗能的定日镜，让这些“向日葵”能聚集起足够的太阳光，把光热转化为电能。

　　“电站工作时，光束中心温度能达到1600多摄氏度，稍有误差，不仅不能收集热能，吸热塔也将被烧掉。”王志峰说。

　　之前我国从来没做过商业化的定日镜。科研人员在10余年科研积累的基础上，反复试验，研制出不同面积和结构的8种定日镜；经过4代更新，终于做出了精度高、重量轻、电耗低、安装快的定日镜。

　　“我们刚开始做出来的镜子，就像野鸭子，一遇风就乱拍‘翅膀’；现在八达岭即使有六七级的大风，偏转也不超过0.2度，误差缩小到了头发丝粗细。

　　解决了安装难的问题，现在100平方米的镜子，两个员工最多两天就能安装好了。”皇明公司技术研发中心副部长于家伍说。

　　因为难度大、工期紧

　　取消了所有节假日

　　王志峰说，以后太阳能热能发电要推广，主要站址还是在西北地区，因此实验站必须建在与西北气候接近的地方。“这也是电工所严陆光院士在项目开始时一再嘱咐我们的。”王志峰强调。

　　西北长城，正值燕山风口之上，冬季可低至零下20多摄氏度，北京低温极值就产生于此。

　　大风、温差大、冬季极寒，使这里有着近似西北的气候。就在记者采访几天前，一场50多年一遇的大雪突降延庆，电站镜场内的积雪最高达2.2米。

　　“刚来时这里没有厕所，没有电视，只能住在简易房里，天黑后呼啸的风声令人不寒而栗。吃的就更别提了，连个买菜的地方都没有，一般人都呆不住啊。”一位老员工回忆说。

　　比简陋生活条件更需克服的，还有恶劣的天气。

　　今年3月，气温零下15摄氏度，大风使钢塔顶端摆动近半米。

　　就在此时，65米的高塔上汽包漏水，而只有爬上塔顶逐一检查零件才能排查出问题。在大风和极寒下进行高空作业，年轻小伙子都望而生畏。年近半百的电站负责人马广成没有犹豫。他爬上塔顶排查每一个阀门，经过3天的紧张工作，终于排除了故障。马广成仍不放心，站在高处盯着，直到王志峰催促多次才肯下来。

　　“有太阳的天就是工作日，取消所有的节假日。”为赶工期，王志峰和大家这样约定。

　　因为难度大、工期紧，从施工人员、技术人员到科研人员，从20多岁的小伙子到60多岁的老同志，从2009年正式开工到今年发电成功，几乎没有放过假。

　　实验成功，电站一片沸腾

　　晚上大家都喝醉了

　　8月9日13点18分，电站负载合闸，绿色的电流将负载瞬时加热。

　　发电电压10.5千伏，频率50赫兹！

　　这标志着：我国第一次用太阳能产生的蒸汽驱动汽轮发电机发电运行了！

　　“当实现实验成果的一瞬间，电站一片沸腾，晚上大家都高兴得喝醉了。”王志峰说。

　　电站持续、稳定的运行，标志着我国建成了一个具有完全自主知识产权的太阳能热能电站，太阳能热发电技术步入世界先进行列。

　　6年披荆斩棘，科研项目团队交出了一份亮丽的成绩单：从材料到系统集成，项目贯穿了太阳能热发电完整的技术链；单台吸热器直接产生过热蒸汽技术（DSSG）居于世界领先位置；编制了太阳能热发电第一部国家标准；近5年来我国在太阳能热发电方面的SCI文章总数跃居世界第二，此前几乎为零……

　　“虽然我们完成了项目，建成了试验电站，初步掌握了电站集成技术，但依然任重道远。”王志峰说，太阳能热发电的持久性、稳定性还有待进一步观察、研究，成熟之后才能逐步推广。

　　太阳能热发电技术介绍

　　太阳能热发电是通过“光―热―功”的转化过程实现发电的一种技术形式，其在原理上和传统的化石燃料电站类似。二者最大的区别在于输入的能源不同，太阳能热发电采用的是太阳能：聚光器将低密度的太阳能转换成高密度的能量，经由传热介质将太阳能转化为热能，通过热力循环做功，实现到电能的转换。

　　和光伏发电不同，太阳能热发电主要利用法向直射太阳辐射。可再生能源发电技术面临的主要挑战之一就是如何把能量储存起来，从而实现电力的可调节性。太阳能热发电站可以带有蓄热系统，将白天多余的能量储存起来，当太阳辐照不好时，蓄存的热能可以被释放出来，使汽轮机持续运行，从而保证输出电力的稳定性，并增加全负荷运行时数。同时，太阳能热发电站也可以利用化石燃料进行补燃，可以在晚上或连续阴天的时候持续发电。除了电力输出相对平稳外，太阳能热发电技术的主要受益点还在于其对环境的负面影响很小。一座太阳能热发电站，全生命周期的CO2排放仅为13―19g/kWh。

　　由于太阳能热发电的各种优势，目前太阳能热发电正在全球范围内迅速发展。目前全球于运行状态的太阳能热发电站（包括示范电站）共45座，装机容量总计约1500兆瓦。

发电太阳能热实验电站

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