[科学技术]这次太阳能发电主角 很像你家炒菜的盐

太阳能德令哈熔盐光热发电站

利用熔盐蓄热的太阳能发电技术

前几天有国外媒体报道，除了太阳能和风能，清洁能源公司还在考虑使用熔盐发电，美国太阳能储备公司正在推动熔盐发电和太阳能、风能一样有效，不中断。

荣岩(颜)发电？乍一听，撞上火山爆发听起来乱七八糟吗？其实这次发电的主角是熔盐，没错，很像你盐锅里的那厮。

“这也是太阳能的一种利用，只是方法不同，叫‘光热’发电。”2月6日，江苏丰海新能源工程技术有限公司部负责人王在接受《科技日报》采访时，对其脱离太阳能发电的说法进行了更正。“大家对光伏发电都很熟悉。它通过光伏组件直接将光能转化为电能，而光热发电需要一种‘介质’将光能转化为热能并储存起来用于发电。”

传热和蓄热的好帮手

“光伏发电易于建设和维护，但占地面积大，受天气条件影响大。阴天发电很低，晚上不发电。”据王介绍，太阳能热发电结合成熟的蓄热技术，可以实现24小时稳定连续供电。相对于风电、光伏不稳定、可调的缺陷，太阳能热发电对电网更为友好，可以说是人类利用太阳能的“好帮手”。

“好帮手”有个学名“熔盐”。熔盐光热发电过程中，传热蓄热的“中介”是“盐”。熔盐是盐的熔融液体，形成熔融的无机盐，其固态多为离子晶体，在高温下熔化形成离子熔体。

有文献表明，太阳能热发电被认为是可再生能源发电中最有前途的发电方式，而传热蓄热技术是太阳能高温热发电的关键技术。

“基本原理是收集太阳的热量，把能量转化成盐融化。盐的温度可以达到几百摄氏度，然后通过它传递热量。”王对说道。整个电厂主要涉及三个部分，一是太阳能的收集，二是熔盐的储存，三是能量的交换和转换。

“盐在集热管内，不与外界接触，在管内不断流动。”王解释说:“太阳能的收集原理与小学自然课本中的集中‘镜筒’原理有些相似。比如槽式太阳能热发电就是利用一个抛物面聚光器，将太阳光的热能集中到集热管内，使集热管内的盐被加热到融化成液态。”

高温液态盐循环，水通过热交换变成蒸汽，再用蒸汽驱动汽轮机，从而实现发电。王解释说，在整个过程中，熔盐和水可以循环使用，不会相互相遇。

配比是难点，选盐要慎重

被称为“盐”的介质不一定是盐(氯化钠)，而是各种无机盐，如氯化钾、硝酸钾。它可以是同种熔盐按一定比例的混合物，也可以是不同种类熔盐按一定配方的混合物，形成多种新的混合共晶熔盐。

2016年8月20日，并网发电的中国中控德令哈10mw熔盐塔电站采用二元硝酸盐作为吸热和蓄热介质。这是中国第一个使用熔盐作为传热和储存介质的塔式项目，也是继西班牙的吉马索拉尔和美国的新月沙丘之后，世界上第三个商业化的熔盐塔式电站。

“熔盐的比例是个难点。通过不同组分的不同比例找到合适的熔点，找到性能优越的混合熔盐，是熔盐传热和蓄热研究的主要方向之一。”王对说道。这些混合熔盐可以根据不同的组成比例获得不同的熔点和使用温度区，可以避免硝酸盐使用温度低(如硝酸钠在308℃熔化)和氯化物盐熔点温度高(氯化钠在801℃熔化)的缺点，同时保留熔盐热稳定性和化学稳定性的优点。

根据《太阳能学报》发表的一篇学术论文，通过不同的配比和制备方法获得了一系列二元混合硝酸盐样品，并获得了不同混合熔盐的差示扫描量热曲线。通过反复熔融和加热，研究了制备的熔盐的稳定性。从而确定二元混合硝酸盐中不同组分如何更适合实际应用。

大规模推广，也要走太多的坎

熔盐发电技术虽然已经在少数电站连续使用，但仍需改进。吸热器预热时，光斑不均匀，熔化不均匀会造成加盐过程中管道堵塞...在之前的采访中，相关电站负责人承认维修难度较大，“痛点”主要集中在熔盐的流动性等理化性质上。

此外，如何利用储能罐的材料实现高效储能也是降低发电成本的关键。“找到能提高热量利用率、增加蓄热能力的设备，也是光热设备产业化的关键。”王表示，无论是可再生能源还是化石能源，提高能效都是工业化的永恒主题。

浙江孔众太阳能科技有限公司董事长金健翔此前在接受采访时表示，孔众德令哈10mw熔盐塔电站在运行中遇到了两个关键问题:一是吸热器预热时光斑不均匀，给盐过程中不均匀熔化会堵塞管道。二是寒冷多风的天气造成进盐过程中吸热器堵管。这说明熔盐的物理化学性质，如流动性，仍然是该技术产业化的关键障碍。

可见，如何从理论顺利走向产业，仍然是一个需要科学探索的问题。此前，科学家已经解决了储能和经济问题。比如塔式熔盐电厂，利用大型定日镜场收集太阳能，将熔盐加热储存。然后，根据电网调度指令，利用储能系统，实现连续、稳定、可调度的电力输出。太阳能热发电产业链中的光伏板生产过程基本不存在高能耗、高污染等问题，其发展对我国目前产能过剩的玻璃钢铁行业有很强的带动作用。王认为，发展太阳能热产业的经济贡献值将高于光伏产业。

“除了熔盐，人们还通过导热油作为介质利用太阳能，”王介绍说。利用光和热是江苏丰海新能源工程技术有限公司淡化海水的途径之一。“太阳能也通过抛物面聚光器集中到集热管中。导热油代替熔盐在管内流动，海水被热油蒸发冷凝，实现脱盐。”

无论采用哪种介质，都必须具备“海绵”的特性，能将太阳能吸收到体内，必要时释放出来。通过自身的“吸吐”，可以实现太阳能的“时间/时间/旅行”。