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基金項目開拓太陽能互補發電新方向

發布日期:2020-03-06 11:19:57 來源: 點擊量:1009

太陽能以其儲量無限、開發使用衛生等特性備受重視,但太陽能發電也有本錢高、功率低和依靠光照條件等問題。如何處理太陽能的高效搜集、轉化和能量貯存問題,并和其他發電方法組成互補的歸納發電體系,是太陽能熱發電使用展開中亟須處理的嚴重科學問題。

在國家自然科學基金重點項目、嚴重研討方案項目和國家杰出青年科學基金項目贊助下,中科院工程熱物理研討所研討員金紅光團隊對太陽能互補發電進行了體系研討,該團隊研制的太陽能熱化學互補發電體系當前已成功發電,并引領世界中低溫太陽能與化石燃料互補發電的新方向。

“互補”的優勢

“單純太陽能發電對光照條件懇求較高,太陽能和傳統化石燃料發電互補的思路是對傳統發電設備進行改造,讓它在有太陽時用太陽能,陰雨天或夜晚用傳統燃料發電?!苯鸺t光對《中國科學報》記者說,“這兩者所用的發電設備一樣,改造起來難度并不大,費用也不是問題?!?/P>

當前,太陽能與化石動力互補發電首要分為兩大類:一是太陽能與熱力循環的熱互補,即一般咱們說的太陽能熱發電;二是太陽能與化石燃料的熱化學互補,即太陽能熱化學發電。

太陽能與熱力循環的熱互補是依據異樣聚光方法,將異樣集熱溫度的太陽熱以熱量傳遞的方法寫入熱力循環。太陽能與化石燃料的熱化學互補是將太陽熱與化石燃料重整、裂解等異樣燃料轉化反響進程連系,使太陽能轉化為燃料化學能,再同熱力循環集成一起完成熱功變換。

“當前制約太陽能熱發電展開的首要技能妨礙是聚光本錢較高,在不穩定太陽輻照下的體系光學功率和熱功變換功率低,因此太陽能發電規劃難以完成打破。與前者比較,熱化學互補發電的聚光懇求低,功率可進步一倍,因此遠景更誘人?!苯鸺t光說。

互補發電新方向

世界上,高溫太陽能與化石燃料熱化學互補發電體系僅有20年左右的研討進程,首要著眼于攝氏900度至1200度左右的高溫太陽熱化學與天然氣互補的轉化和使用。研討也多會集在二次聚光的高溫聚光鏡、太陽能熱化學反響器等部件功能的進步和關聯催化劑的研制。一方面將太陽能轉化為高密度燃料化學能;另一方面化石燃料可以從高碳組分變為低碳的太陽能二次燃料。這樣,不只可以遠距離輸運和長時存儲太陽能,并且化石燃料轉化二次燃料的焚燒只發生較少的污染物。

2003年,德國啟動了國家動力方案,展開太陽能重整甲烷—燃氣蒸汽復合熱發電體系演示項目研討工作。德國宇航實驗室(DLR)與以色列Weizmann研討所一起展開了300千瓦太陽能甲烷重整集熱反響器的研討。瑞士在國家ETH方案和PSI研討中心贊助下,展開更具廣泛性的太陽能—天然氣與氧化鋅重整的動力環境體系研討。但這種高溫太陽能熱化學互補發電依靠于高聚光比(近千倍聚光)和不穩定的太陽能能流密度,難以低本錢大規劃使用。

2000年以來,在國家自然科學基金贊助下,金紅光團隊對太陽能熱發電體系中能的梯級使用問題,光輻照、集熱、熱力循環三者間能的檔次和彼此使用機制,太陽能和其他動力互補的體系集成等問題進行了研討,闡明晰太陽能與化石動力互補的歸納使用原理,提出以中低溫太陽能驅動代替燃料的吸熱反響,將其轉化為高檔次的太陽能燃料,進而經過焚燒和熱力循環完成太陽熱和代替燃料的梯級使用。

該研討不只改變了化石燃料直接焚燒的做法,還改造了太陽能簡略光熱發電的方法。關聯論文宣布后,取得世界學術會議最佳論文獎。ASME Solar Energy雜志前主編、瑞士蘇黎世工學院教授Aldo Steinfeld評估說:“該研討原創性地建立了評估太陽能中低溫使用進程的理論結構,精辟地使用了熱力學?!?/P>

“世界上關聯的研討首要會集在高溫太陽能熱化學互補發電范疇,就中低溫太陽能熱化學發電方面,咱們的研討是原創的,是一個新方向?!苯鸺t光說。

 

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