人类不断探索太阳能发电技术


  电力是现代社会不可或缺的动力,我们很难想象,这个承载人类的地球哪怕是片刻停点,其后果将如何。因此,电力来源一直是人类社会不断探索的问题。由于太阳能是公认的人类终极能源,取之不尽用之不竭,因此太阳能发电技术长期以来是科学家们孜孜不倦地进行研究的重大课题。

  太阳能发电其实就是将太阳的辐射热转化成电能的技术,从技术上讲,主要包括直接发电和间接发电两种:一是直接发电,例如利用半导体或金属材料的温差发电、真空器件中的热电子和热离子发电以及碱金属热发电转换和磁流体发电等,其主要特点是发电装置本体没有活动部件;二是间接发电,也就是将太阳热能通过热机而带动发电机来发电,其基本组成与常规发电设备类似。

  太阳能发电技术起源于法国,已经拥有漫长岁月。1878年,法国巴黎建造一种小型太阳能动力站,其实就是一个小型点聚集太阳能热动力系统,利用盘式抛物面反射镜将阳光聚焦到位于焦点处的蒸汽锅炉,通过蒸汽来驱动互交式蒸汽机运行。1901年,美国研制成功一种太阳能蒸汽机,主要是采用70平方米太阳聚光集热器,发电功率达到7350瓦。1950年,前苏联设计了世界上第一座用于实验用的小型塔式太阳能热发电站。1952年,法国建成一座太阳炉,功率达到100万瓦。

  1973年,第一次能源危机爆发,太阳能发电技术研究与开发由此开始受到世界的高度重视,西方发达国家都将太阳能热发电技术作为研究和开发的重点。在1981-1991年间,全世界建造了装机容量500kW以上的各种兆瓦级太阳能热发电试验电站20余座,其中主要以塔式电站为主。在太阳池太阳能热发电技术方面,以色列走在世界前沿。在20世纪70年代,以色列建造了3座太阳池太阳能热发电站,发电量可以满足全国1/3用电量需求。

  从20世纪70年代中期,中国科学家开始对太阳能热发电技术进行应用性基础实验研究,在天津和上海建造塔式太阳能热发电模拟实验装置,在北京建立一套碟式太阳能热发电系统。20世纪80年代初,中美合作在湖南研制成盘式太阳能热发电装置样机。然而,由于工艺、材料、部件以及相关技术没有根本性突破,再加上研究经费严重不足,因此中国太阳能热发电项目先后出现停滞,目前在国际上处于比较落后状态。