太陽能熱發(fā)電,通常叫做聚光式太陽能發(fā)電,通過聚集太陽輻射獲得熱能,將熱能轉(zhuǎn)化成高溫蒸汽,蒸汽驅(qū)動汽輪機發(fā)電。按照太陽能采集方式主要可劃分為槽式發(fā)電、塔式發(fā)電和碟式發(fā)電。粗略統(tǒng)計,截至2017年底,在全球建成和在建的太陽能光熱發(fā)電站中,槽式電站數(shù)量最多,約占建成和在建光熱電站總數(shù)的80%,塔式電站占比超過11%,碟式電站最少,占比不足9%。
以上三種太陽能采集方式:槽式、塔式和碟式,都是反射式,就是把太陽光反射到集熱器上的。由于這三種形式的集熱器都必須安裝在反射鏡的上空,這樣技術(shù)要求非常高,造價成本也高。
太陽能專家宋亮發(fā)明了透射式高倍聚光集熱方式,就是根據(jù)菲涅爾透鏡原理做了改進,成功制作出了世界上最大的高倍聚光透鏡(下圖),有以下優(yōu)點:1.可以做成直徑達到幾米的大透鏡,2.聚光倍數(shù)達到1000倍以上,這個透鏡可以直接加溫到800攝氏度以上。3.聚焦平面是均勻的平面光斑。而菲涅爾透鏡的光斑是中心點最強,從里到外越往外光的強度越弱。
全球唯一投射式高倍聚光太陽能熱發(fā)電系
如果制作技術(shù)允許,其實可以把這個透鏡的直徑做到500米,聚焦3000倍,聚焦光斑面積約65平方米,該光斑溫度瞬間可達幾千攝氏度。這個裝置完全可以用來熔鐵及煉鋼,太陽能煉鋼,環(huán)保又節(jié)能。
透射式高倍聚光集熱方式比傳統(tǒng)的反射式集熱方式最大的優(yōu)勢是造價成本低,因為它的集熱器在透鏡的下方。高倍聚光透鏡非常適合大規(guī)模的光熱發(fā)電,經(jīng)測算,用這種技術(shù)建成的太陽能熱電站的總費用比塔式光熱發(fā)電站總費用低40%左右,這樣光熱發(fā)電的成本就基本接近光伏發(fā)電了,光熱發(fā)電的大規(guī)模應用就可以實現(xiàn)了。
光熱發(fā)電比光伏發(fā)電的優(yōu)勢:由于高溫液體的熱能具有易儲存性,光熱電站配置的儲熱系統(tǒng)能夠?qū)滋於嘤酂崃績Υ娴酵砩习l(fā)電,實現(xiàn)光熱電站24小時連續(xù)供電,保證電站輸出電流穩(wěn)定性,不會對電網(wǎng)造成沖擊。
如果美國加州沙漠大部分都建成透射式高倍聚光太陽熱發(fā)電站,所發(fā)電力足夠供應全美國的用電,而且每度電低到只要8分美元,這是一個非常有前途的事業(yè)。僅美國也有幾千億美元的市場。
另外,單個高倍聚光大透鏡還可以輕松的應用在野外炊事之用,特別是沒有電又沒有燃料的地方,只要架起這個大透鏡就可以做飯了,還可以加溫保暖等。解決野外探礦、野外探險、野外訓練的生活問題。
宋亮是世界上少有的在尖端設備及能源領域(生物質(zhì)、薄膜光伏、光熱發(fā)電)同時擁有大量發(fā)明專利的青年科學家之一;又是能把專利產(chǎn)品大量應用到實際生產(chǎn)中的優(yōu)秀企業(yè)家。宋亮的著作《太陽能發(fā)電基本知識與應用案例》得到了中國光伏第一人沈輝教授的大力贊揚,沈輝教授并為該書寫序。
宋亮先生的這本書在太陽能發(fā)電技術(shù)知識普及及太陽能發(fā)電技術(shù)推廣應用發(fā)揮了積極作用。還每周六免費舉辦太陽能知識培訓,持續(xù)舉辦了四年共兩百多場,直接和間接受益者達幾萬人以上。