洪慧: 太阳能与化石燃料热化学互补成为解决途径之一

2013年8月12日至14日，由中国可再生能源学会、中国工程热物理学会及科技部高新技术发展及产业化司联合主办，中国科学院电工研究所、国家太阳能光热产业技术创新战略联盟承办，国际太阳能热发电和热化学组织、海南省可再生能源协会、首航节能光热技术股份有限公司和皇明太阳能股份有限公司协办的“第七届太阳能热发电技术三亚国际论坛”在海南省三亚市隆重召开。本届论坛部分代表的发言内容和观点总结如下：

洪慧副研究员(中国科学院工程热物理研究所)

虽然我国目前太阳能热利用市场规模巨大，但热利用率占一次能源供应比重不足1%，难以满足我国节能减排重大需求，迫切需要规模化太阳能热发电技术。由于太阳能独立热发电系统较高的成本，太阳能与化石燃料热化学互补成为解决途径之一。

而中低温太阳能热化学互补成为新的切入点，发掘化学能可用能潜力，提升中低太阳能集热作功能力。从聚光源头，首次建立能源互补品位耦合方程，揭示了从太阳能集热到燃料转化再到卡诺循环的能量转化本质，以及燃料、Gibbs自由能、太阳能、热能之间最大作功能力基本关系。基于以上理论基础研究，从太阳能与化石燃料品位耦合思路出发提出中低温太阳能驱动化石燃料转换，研制了国际首套中低温太阳能燃料吸收反应器：抛物槽聚光镜：开口面积30m2，聚光比70，焦线宽度约45mm，聚光集热装置功率15kW，聚光集热温度240～300℃，同时提出太阳能吸热器/反应器一体化设计方法。通过实验验证，首次获得辐照强度与反应速率实验关系式，揭示了太阳能热化学动力学规律为太阳能聚光与燃料转换的耦合方法提供依据。实验结果显示热化学效率为30%~50%，发表国际期刊论文7篇。

在太阳能与化石燃料互补系统集成方面，研发国际首套太阳能热化学互补发电系统实验平台，合成气产出：10-16 m3/h；中低热值发电：10kW；研发太阳能与甲醇互补内燃机发电系统技术，太阳能净发电效率可达25-30%，投资4000-6000元/kW，开拓了太阳能热发电系统低成本的途径。在太阳能与燃煤热互补方面，太阳热能借助大规模高效汽轮机，大幅度提高净发电效率间接产生蒸汽作功，避免了高温真空吸收管技术瓶颈互补发电，可以取消蓄能，成本降低。光煤互补可实现年均净发电效率17~19%；高于单纯太阳能槽式热发电站SEGS系列的年均净发电效率10~14%。此技术将应用于我国首座MW级光煤互补示范电站。最后，在塔式太阳能热发电系统方面，提出的双级蓄热成功应用于国内首座塔式太阳能热发电示范电站中。