披上軍大衣，中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員王志峰指著五六塊宣傳板中一塊裸著“膀子”的說，“看，就是那塊板子，上面的宣傳布被昨天的大風(fēng)吹掉了。”
這里還被稱作“北京最冷的地方”。
然而，選址在此，卻是王志峰和他的同事“自找的”。
2012年末，正當(dāng)光伏發(fā)電連遭貿(mào)易爭(zhēng)端，跌入低谷之時(shí)，它的“孿生兄弟”，同是利用太陽(yáng)能發(fā)電的“熱發(fā)電”項(xiàng)目卻在北京八達(dá)嶺長(zhǎng)城腳下一片荒地上誕生——通過科技部現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，并正式運(yùn)行。王志峰就是這一項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。
這項(xiàng)被業(yè)內(nèi)專家稱作是最有可能引起能源革命的技術(shù)，比光伏發(fā)電進(jìn)入人們的視線稍晚一些，但前景非常被看好。
眾所周知，每建起一個(gè)大型光伏發(fā)電站，一般應(yīng)再建一個(gè)配套的普通發(fā)電廠，以穩(wěn)定整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行。這讓環(huán)保人士很“頭疼”，之所以開發(fā)太陽(yáng)能發(fā)電，一是為節(jié)省諸如煤炭等不可再生資源，二是避免空氣污染，但光伏的擴(kuò)張并未擺脫普通發(fā)電廠的影子，反之似乎更甚。
而帶有儲(chǔ)熱系統(tǒng)的熱發(fā)電，則不需要這種“多余的配合”。
中國(guó)科學(xué)院電工研究所是國(guó)內(nèi)最早研發(fā)這一技術(shù)的，而延慶太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)基地則是亞洲首個(gè)兆瓦級(jí)塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站的所在地。
王志峰告訴記者，整個(gè)項(xiàng)目簡(jiǎn)單而言就是從太陽(yáng)那里借“熱”來發(fā)電。既然是利用太陽(yáng)能，那么，最終應(yīng)用的地方當(dāng)屬國(guó)內(nèi)最盛產(chǎn)陽(yáng)光的大西北，那里的氣候就是“風(fēng)大”、“寒冷”。因此，用業(yè)內(nèi)專家嚴(yán)陸光院士的話來說，“今后應(yīng)用地的環(huán)境是什么樣，實(shí)驗(yàn)地就要什么樣”。
100面令化妝高手望而生畏的鏡子
走進(jìn)實(shí)驗(yàn)站，一把把“巨傘”聳立著，占地1萬(wàn)平方米，相當(dāng)于一個(gè)小型的風(fēng)雨操場(chǎng)。這些“傘面”名叫反射鏡，也被形象地稱為定日鏡，因?yàn)樗鼈儠?huì)像向日葵一樣追著太陽(yáng)。傘面由許多面小鏡子組成，有正方形的，長(zhǎng)方形的，也有六邊形的。
別小瞧這一面面鏡子，其反射率最低的也達(dá)到了94%，這意味著什么？如果拿家里常用的梳妝鏡來對(duì)比，后者的反射率僅在76%左右，有工作人員開玩笑道，“再牛的化妝高手站在定日鏡面前都會(huì)害怕。”
站在這些巨傘前面的，是一座高120米的白色吸熱塔。整個(gè)借“熱”過程中最關(guān)鍵的部分，就由這100個(gè)“傘兵”和這位“塔將軍”配合完成的。
與光伏發(fā)電“光能直接轉(zhuǎn)化為電能”不同，熱發(fā)電是通過光能轉(zhuǎn)化熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)行發(fā)電。
在塔的底部，還有專門的儲(chǔ)熱系統(tǒng)存儲(chǔ)多余熱量，以便在夜間或陰天時(shí)發(fā)電。這一系統(tǒng)是“熱發(fā)電”與“光伏”的一個(gè)重要區(qū)別。雖然光伏也能存儲(chǔ)電能，但需要大量的電池，而蓄電池的成本則是大得可怕的。
按照電站宣傳冊(cè)上的介紹，該項(xiàng)目的儲(chǔ)存容量已經(jīng)可以滿足日落后1個(gè)小時(shí)的發(fā)電需求，而世界上最為先進(jìn)的儲(chǔ)熱量，已達(dá)到落日后16小時(shí)發(fā)電，再加上白天的8小時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)發(fā)電，而這就是王志峰的項(xiàng)目組努力的方向。他告訴記者，帶有這種平穩(wěn)性的太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)避免了目前風(fēng)能和光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性對(duì)電網(wǎng)沖擊的問題。
從像野鴨子似的亂拍翅膀到偏轉(zhuǎn)不超0.1度
事實(shí)上，在這一整套“借熱”的系統(tǒng)里，關(guān)鍵的技術(shù)并非蓄熱，而在于吸熱或稱之為集熱，即將光收集并轉(zhuǎn)化為熱的過程，靠的是“塔將軍”上的吸熱器。
“十五”期間，國(guó)內(nèi)在這一點(diǎn)上非常落后。王志峰介紹，項(xiàng)目開始的2006年，即使要參觀一個(gè)幾百平方米的小型太陽(yáng)能熱發(fā)電集熱系統(tǒng)，也只能去西班牙或美國(guó)。
時(shí)隔六年，在向行政主管部門做項(xiàng)目匯報(bào)之時(shí)，項(xiàng)目組的報(bào)告卻底氣十足：“6年奮戰(zhàn)，項(xiàng)目經(jīng)歷了從材料到系統(tǒng)集成的太陽(yáng)能熱發(fā)電完整技術(shù)鏈，從而拉動(dòng)了我國(guó)塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)體系的建設(shè)。”
這意味著，包括吸熱、蓄熱到發(fā)電所有環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)，都是國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)自主研制的結(jié)果。
以定日鏡為例，按照電工所一位領(lǐng)導(dǎo)的說法，此前，國(guó)內(nèi)從未做過這種鏡子，科研人員全憑著“看圖想象”做科研——看著國(guó)外已經(jīng)展示出來的定日鏡的成品圖片猜想著其中都有哪些部件，然后一試再試地制作、打磨，經(jīng)過4代更新才研制出了今天的定日鏡。
一種更為形象的說法來自定日鏡生產(chǎn)企業(yè)的一位工程師，剛開始做出來的定日鏡，一遇到風(fēng)，就像野鴨子似的亂拍翅膀，如今，八達(dá)嶺五六級(jí)風(fēng)下，其最大偏轉(zhuǎn)也不超過0.1度。
記者來訪的當(dāng)天，氣溫零下4攝氏度，王志峰看著被風(fēng)吹擺的宣傳布，很“熟練”地預(yù)估到，“今天應(yīng)該四級(jí)風(fēng)”。他告訴記者，多年前，首都機(jī)場(chǎng)T3的屋頂被大風(fēng)刮掉之時(shí)，他正在臨時(shí)塔上站著，“拉著欄桿，一點(diǎn)事兒沒有”。
大風(fēng)之下，定日鏡的調(diào)試工作更顯得不易。王志峰說，沒有人知道調(diào)試成何種參數(shù)才是正確的，但若出現(xiàn)錯(cuò)誤的調(diào)試，則會(huì)出現(xiàn)“十分恐怖”的結(jié)果。簡(jiǎn)單來說，100面定日鏡本該將集束一起高達(dá)1000多攝氏度的光打在吸熱器上，但若打在了別處，比如吸熱器旁邊的塔壁上，其結(jié)果很有可能是塔的鋼結(jié)構(gòu)瞬時(shí)“熔化”，混凝土結(jié)構(gòu)瞬間“解體”。
在吸熱、蓄熱之外的發(fā)電系統(tǒng)，其實(shí)是潛在危險(xiǎn)最大的地方，當(dāng)溫度抬升到一定程度，高溫卻未得到有效利用而是“憋”在汽包里時(shí)，其結(jié)果很難想象。科研人員的方法是分批上下鏡，即分時(shí)分批將光打到吸熱器的不同吸熱面上，做到峰值可控。
他們坦言，由于太陽(yáng)位置在變化，要把不穩(wěn)定的太陽(yáng)能輻照變成穩(wěn)定的輸出，來保證汽輪機(jī)要求的穩(wěn)定的蒸汽參數(shù)，難度是非常大的，如果再考慮到吸熱器內(nèi)同時(shí)存在的氣相和液相兩相流動(dòng)，難度就更大了。
實(shí)驗(yàn)還在繼續(xù)，作為國(guó)家“十一五”863計(jì)劃一項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目，這一技術(shù)期待著進(jìn)一步完善和下一步的全國(guó)推廣。電站負(fù)責(zé)人馬廣成告訴記者，按照延慶縣八達(dá)嶺鎮(zhèn)當(dāng)?shù)氐奶?yáng)輻射資源計(jì)算，電站的年發(fā)電量約195萬(wàn)度。相較傳統(tǒng)的火力電站，每年可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤663噸，減少排放二氧化碳2336.6噸，二氧化硫17.5噸，粉塵顆粒136.3噸。
