來源:人民日報(bào)
北京西北75公里,延慶縣八達(dá)嶺長城腳下。
站在長城上向南遠(yuǎn)眺,一個(gè)白色柱狀的“大家伙”聳立在藍(lán)天之下;一側(cè),上百片碩大的玻璃面板,把太陽光反射到它上面。
這個(gè)不久前建成的大家伙就是我國、也是亞洲首個(gè)太陽能熱發(fā)電站的吸熱塔。其建造者之一、中科院電工所研究員王志峰不敢相信:4年前這兒還是一片雜草叢生的荒地,如今居然成了長城一景。
蛻變背后,是以中科院電工所為首的863項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以及13家項(xiàng)目建設(shè)單位,為建造實(shí)驗(yàn)電站上千個(gè)日夜的鉆研和努力。
最初做的鏡子
遇到風(fēng)就像野鴨子亂拍翅膀
2006年前,我國在太陽能熱發(fā)電技術(shù)方面還是一片空白,建設(shè)太陽能熱發(fā)電電站更無先例可循。
王志峰說,由于沒有任何經(jīng)驗(yàn)借鑒,無論安裝、調(diào)試還是其它工作,都會有很多意想不到的困難。
電站建設(shè),很重要的一部分是做出高精度、低耗能的定日鏡,讓這些“向日葵(5.810,-0.14,-2.35%)”能聚集起足夠的太陽光,把光熱轉(zhuǎn)化為電能。
“電站工作時(shí),光束中心溫度能達(dá)到1600多攝氏度,稍有誤差,不僅不能收集熱能,吸熱塔也將被燒掉。”王志峰說。
之前我國從來沒做過商業(yè)化的定日鏡。科研人員在10余年科研積累的基礎(chǔ)上,反復(fù)試驗(yàn),研制出不同面積和結(jié)構(gòu)的8種定日鏡;經(jīng)過4代更新,終于做出了精度高、重量輕、電耗低、安裝快的定日鏡。
“我們剛開始做出來的鏡子,就像野鴨子,一遇風(fēng)就亂拍‘翅膀’;現(xiàn)在八達(dá)嶺即使有六七級的大風(fēng),偏轉(zhuǎn)也不超過0.2度,誤差縮小到了頭發(fā)絲粗細(xì)。
解決了安裝難的問題,現(xiàn)在100平方米的鏡子,兩個(gè)員工最多兩天就能安裝好了。”皇明公司技術(shù)研發(fā)中心副部長于家伍說。
因?yàn)殡y度大、工期緊
取消了所有節(jié)假日
王志峰說,以后太陽能熱能發(fā)電要推廣,主要站址還是在西北地區(qū),因此實(shí)驗(yàn)站必須建在與西北氣候接近的地方。“這也是電工所嚴(yán)陸光院士在項(xiàng)目開始時(shí)一再囑咐我們的。”王志峰強(qiáng)調(diào)。
西北長城,正值燕山風(fēng)口之上,冬季可低至零下20多攝氏度,北京低溫極值就產(chǎn)生于此。
大風(fēng)、溫差大、冬季極寒,使這里有著近似西北的氣候。就在記者采訪幾天前,一場50多年一遇的大雪突降延慶,電站鏡場內(nèi)的積雪最高達(dá)2.2米。
“剛來時(shí)這里沒有廁所,沒有電視,只能住在簡易房里,天黑后呼嘯的風(fēng)聲令人不寒而栗。吃的就更別提了,連個(gè)買菜的地方都沒有,一般人都呆不住啊。”一位老員工回憶說。
比簡陋生活條件更需克服的,還有惡劣的天氣。
今年3月,氣溫零下15攝氏度,大風(fēng)使鋼塔頂端擺動近半米。
就在此時(shí),65米的高塔上汽包漏水,而只有爬上塔頂逐一檢查零件才能排查出問題。在大風(fēng)和極寒下進(jìn)行高空作業(yè),年輕小伙子都望而生畏。年近半百的電站負(fù)責(zé)人馬廣成沒有猶豫。他爬上塔頂排查每一個(gè)閥門,經(jīng)過3天的緊張工作,終于排除了故障。馬廣成仍不放心,站在高處盯著,直到王志峰催促多次才肯下來。
“有太陽的天就是工作日,取消所有的節(jié)假日。”為趕工期,王志峰和大家這樣約定。
因?yàn)殡y度大、工期緊,從施工人員、技術(shù)人員到科研人員,從20多歲的小伙子到60多歲的老同志,從2009年正式開工到今年發(fā)電成功,幾乎沒有放過假。
實(shí)驗(yàn)成功,電站一片沸騰
晚上大家都喝醉了
8月9日13點(diǎn)18分,電站負(fù)載合閘,綠色的電流將負(fù)載瞬時(shí)加熱。
發(fā)電電壓10.5千伏,頻率50赫茲!
這標(biāo)志著:我國第一次用太陽能產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電運(yùn)行了!
“當(dāng)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)成果的一瞬間,電站一片沸騰,晚上大家都高興得喝醉了。”王志峰說。
電站持續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)行,標(biāo)志著我國建成了一個(gè)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的太陽能熱能電站,太陽能熱發(fā)電技術(shù)步入世界先進(jìn)行列。
6年披荊斬棘,科研項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)交出了一份亮麗的成績單:從材料到系統(tǒng)集成,項(xiàng)目貫穿了太陽能熱發(fā)電完整的技術(shù)鏈;單臺吸熱器直接產(chǎn)生過熱蒸汽技術(shù)(DSSG)居于世界領(lǐng)先位置;編制了太陽能熱發(fā)電第一部國家標(biāo)準(zhǔn);近5年來我國在太陽能熱發(fā)電方面的SCI文章總數(shù)躍居世界第二,此前幾乎為零……
“雖然我們完成了項(xiàng)目,建成了試驗(yàn)電站,初步掌握了電站集成技術(shù),但依然任重道遠(yuǎn)。”王志峰說,太陽能熱發(fā)電的持久性、穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步觀察、研究,成熟之后才能逐步推廣。
太陽能熱發(fā)電技術(shù)介紹
太陽能熱發(fā)電是通過“光—熱—功”的轉(zhuǎn)化過程實(shí)現(xiàn)發(fā)電的一種技術(shù)形式,其在原理上和傳統(tǒng)的化石燃料電站類似。二者最大的區(qū)別在于輸入的能源不同,太陽能熱發(fā)電采用的是太陽能:聚光器將低密度的太陽能轉(zhuǎn)換成高密度的能量,經(jīng)由傳熱介質(zhì)將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能,通過熱力循環(huán)做功,實(shí)現(xiàn)到電能的轉(zhuǎn)換。
和光伏發(fā)電不同,太陽能熱發(fā)電主要利用法向直射太陽輻射。可再生能源發(fā)電技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是如何把能量儲存起來,從而實(shí)現(xiàn)電力的可調(diào)節(jié)性。太陽能熱發(fā)電站可以帶有蓄熱系統(tǒng),將白天多余的能量儲存起來,當(dāng)太陽輻照不好時(shí),蓄存的熱能可以被釋放出來,使汽輪機(jī)持續(xù)運(yùn)行,從而保證輸出電力的穩(wěn)定性,并增加全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)數(shù)。同時(shí),太陽能熱發(fā)電站也可以利用化石燃料進(jìn)行補(bǔ)燃,可以在晚上或連續(xù)陰天的時(shí)候持續(xù)發(fā)電。除了電力輸出相對平穩(wěn)外,太陽能熱發(fā)電技術(shù)的主要受益點(diǎn)還在于其對環(huán)境的負(fù)面影響很小。一座太陽能熱發(fā)電站,全生命周期的CO2排放僅為13—19g/kWh。
由于太陽能熱發(fā)電的各種優(yōu)勢,目前太陽能熱發(fā)電正在全球范圍內(nèi)迅速發(fā)展。目前全球于運(yùn)行狀態(tài)的太陽能熱發(fā)電站(包括示范電站)共45座,裝機(jī)容量總計(jì)約1500兆瓦。(記者喻思孌)