是的没错,就是厨房里的那厮和它的“狐朋狗友”,在被认为是最有前途的可再生能源发电方式中唱起了主角。建在“盐的世界”柴达木盆地边上、于去年年底入网发电的青海省德令哈市50兆瓦光热电站,核心部分之一就是盐罐。
用盐发电的原理其实很简单:收集太阳热量把盐晒熔,热量储存到高温的熔融态盐里,再用熔盐将水加热,得到水蒸气推动涡轮发电机发电。也就是说,盐并不能直接发电,熔融盐发电实质上是一种太阳能发电。那为什么不直接使用太阳能电池,而非要多此一举让盐横插一杠呢?
停电启示录
对于生在电灯下、长在空调里,手机电量低于10%就要抓狂的我们来说,没有电的日子无异于末日。2003年8月,老牌电气王国美国的人民群众,就切实体验到了被大停电支配的恐惧。由于电网发生事故,美国东北部8个州的几千万人陷入了无边的黑暗,城市机能瘫痪,交通停摆,公路堵塞,自来水断流,垃圾堆积如山……景象凄惨无比。
事故引起了美国政府对电网安全的深忧远虑,因为电之于现代社会,就好比氧气之于生物。而做事严谨的德国人则趁机强调自家的“分散配置电网”是世界上最安全的电网,可有效避免大面积停电。
“分散配置电网”的优势在于调节不同地区或时段的用电量,平衡用电峰谷,防止电网因超载而崩溃,这正是电网的智能化发展方向。很快,电网的智能控制、科学调峰受到世界各国的深切关注。2009年美国总统奥巴马提出要建设智能电网,我国也把智能电网建设写入了十二五规划。
建设智能电网的一个关键,在于建立大容量储能系统,也就是把此时此地的能量储存起来,转移到彼时彼地使用。
传统发电方式水电、火电、核电,都算是自带储能系统,即水库、煤或石油、核燃料。但水库依然有地点的限制,必须水资源充足且地势有落差。核电选址一般也在海边。火电倒是不受时间、地点影响,但污染太大,且能源难以再生。而新能源发电如风电、太阳能光伏等虽不愁能源、不挑地点、环保安全,可惜却有天时这个大问题:一旦风停日落就只能关机睡大觉,电力输出太不稳定,对电网调控十分不友好。不过,若有储能系统辅助,新能源发电当前途无量。
而盐,正是一种十分优秀的储能介质。
蓄热环保小能手
积蓄热能的熔融盐,跟太阳能搭档构成光热发电系统,简直不要太好用。
必须说明的是,光热发电和光伏发电是两码事。虽然利用的都是太阳能,但光伏发电是通过硅晶等半导体的光电效应,直接将太阳光能转化为电能;而光热发电则是先用传热介质储存太阳热能,再把热能转化为电能。
光热发电系统的核心,是太阳能集热系统和储热系统。
集热系统就是大型聚光镜阵列,前面提到的青海德令哈50兆瓦项目,用了25万个凹面镜,占地达62万平方米,极为壮观。这些镜子能像向日葵一样时刻不停地追踪太阳,将阳光集中到真空管上。
真空管内流动着储热介质,它可以是水,是油,甚至沙子、陶瓷、金属,以及目前最受青睐的盐。被阳光加热到几百摄氏度的熔融态盐,流到高温熔盐罐中储存起来,需要发电时再用来烧水,无论夜晚还是阴雨天,都能持续、稳定地输出电力。烧完水变冷的盐流入低温熔盐罐中,然后再次开始集热—放热—发電的循环。德令哈50兆瓦项目使用的巨大熔融盐储罐,直径42米,是亚洲最大的熔融盐储热罐。
跟光伏发电相比,熔盐发电不仅做到了24小时全天候开工,而且能避免光伏电池生产中的高能耗、高污染、高成本等问题。跟火电比起来其环保优势就更突出,德令哈50兆瓦电站每年起码比同等规模的火电厂少排10万吨二氧化碳等废气,相当于植树造林4200亩。
寻找更好的熔盐
盐有千千万万种,当然并不是所有的都适合熔盐发电。熔点太高的不行,沸点太低的也不行。熔点高意味着凝点也高,夜间或冬天气温降低时就容易凝固,堵塞管道;沸点低意味着容易气化,体积暴涨,会撑坏储罐。还有,腐蚀性大的不行,储罐易穿孔;易分解的也不行,性质不稳定;产量低的不行,太贵;流动性差的也不行,堵管……
所以,研究各种盐的性质、制造工艺,探索不同盐类以不同比例混合的配方,就成了研究熔盐的重点。
如今应用最广泛的熔盐是二元硝酸盐,即60%硝酸钠+40%硝酸钾,工作温度450℃~500℃,储热效率较高,但缺点是熔点高了些,为207℃。由53%硝酸钾、7%硝酸钠和40%亚硝酸钠混合而成的三元盐,熔点则可降低到142℃,适合中温热(250℃~350℃)的利用领域。目前更多的低熔点熔盐产品正在被不断开发出来。
性质更稳定、熔点与沸点间的温度差更大、储热空间更广……总之,在寻找性能更优越的熔盐的道路上,人类的脚步始终不停。对新能源的开发,对美好未来的追求,亦是如此!