徐建中：太阳能热发电领域纯在的关键科技问题

索比光伏网讯:2013年8月12日至14日，由中国可再生能源学会、中国工程热物理学会及科技部高新技术发展及产业化司联合主办，中国科学院电工研究所、国家太阳能光热产业技术创新战略联盟承办，国际太阳能热发电和热化学组织、海南省可再生能源协会、首航节能光热技术股份有限公司和皇明太阳能股份有限公司协办的“第七届太阳能热发电技术三亚国际论坛”在海南省三亚市隆重召开。本届论坛部分代表的发言内容和观点总结如下：



徐建中 院士（中国科学院工程热物理研究所）
目前，我国消耗世界能源的20%，但由此产生的GDP只占全球的10%，能源利用率较低。另外，以煤炭为主的化石能源结构，造成严重的环境污染。因此，发展清洁能源是根本上解决能源问题的主要途径之一，有望成为主力能源。在新的可再生能源时代，既要考虑可再生能源分散的特点，又要能为大工业发展提供能源，保护生态环境，采取的利用方式，实施分布与集中的有机结合。2012年底，风能的年发电量已经超过核能，仅次于火电和水电，位于第三，这种情况将长期存在；太阳能光伏虽然由于种种原因，发展受到很大影响，但其技术发展的脚步今后仍将继续；太阳能中高温利用技术，有了长足进步，将在能源利用中发挥越来越大的作用。同时，高端制造业中的航空航天推进动力和燃气轮机是关系国民经济、国防安全及强国地位的高科技战略性产业，其自身产品价格高，涉及的配套产业规模巨大，大幅度带动装备制造业发展和产业规模扩大，有利于促进国民经济发展方式的转变和产业结构升级。上述这些重大需求中，所涉及的内部工作过程无一例外的或者与不同能量形式的转换密切相关，或者既与能量转换，也与物质转化密切相关。因此，研究这些能量与物质转换过程的规律成为最重要的核心问题，这就是科学用能，既提高能源和资源利用率，也减少对环境的污染。
研究能源系统的合理配置和用能过程中物质与能量转化的规律及其应用，以低的成本来提高能源利用率和控制污染，减少能源与资源的消耗、保护环境。从系统科学角度，研究科学用能；对用能的全过程和各个环节进行分析、研究，综合得出结论；引导工程实现和用能的科学管理，并且进行必要的经济性分析。科学用能的三重涵义：1）“分配得当、各得所需、温度对口、梯级利用” ，提高能源和资源的综合利用率；2）能源与环境的协调，把能量转换与物质转换紧密结合，注重控制废弃物与污染物的形成、迁移、转化与分离；在能源利用的同时，分离、回收污染物；3）转变传统的能源利用模式，发展资源、能源、环境一体化模式，实现资源循环利用，最大限度地减少“废物”和“废能”。分布式能源系统（DES）是科学用能的典范和重要途径。DES不仅可以建在用户附近，同时具有集冷热电与联产和联供于一身、能量梯级利用、提高能源利用率、减少污染、经济效益好、无需变电设备和大地下管网、社会效益好及提高用电可靠性等优点。另一方面，集中式与分布式有机结合是21世纪能源工业的发展方向。DES系统的基本构成：动力系统和发电机是系统的核心可采用微小型动力装置（燃气轮机、内燃机、燃料电池等）；供热系统采用余热回收装置可用于供暖、热水、通风；制冷系统用于供冷、除湿。DES的基本特点：系统的规模（不宜太大、自产自销、不是区域式）、热能的梯级利用（不是简单的余热利用）、注重节能率（不只是能源利用率）。

在太阳能热发电领域，目前关键科技问题有：新的聚光和跟踪方式；高效、低损的高温传热、储热装置与吸收器；采用空气透平和高温空气换热器的Brayton循环发电系统；物理方法与化学方法相结合的储热装置。另外，太阳能与化石能源互补可弥补太阳能不稳定、不连续的缺点；提高太阳能热转功效率；降低投资成本。同时，国家的扶植在太阳能热发电发展初期至关重要。国家应大力鼓励、推动热发电的研发，包括基础性研究、关键技术与系统集成，提高装备生产水平与能力。实行多种财税政策支持、特许权招标、固定上网电价、税收优惠、发挥市场机制作用、打破地方保护。

在风能领域，据全球风能理事会（GWEC）数据显示: 未来5年全球风电装机容量平均增长速度将为18%，到2015年至449GW，2020年将超过1500GW。新一代的风电技术应向着大型化、地域化、智能化的方向发展，将对现有技术全面升级。未来风能技术发展的主要驱动力来自蓬勃崛起的海上风电，海上风电对风电机组的安全性、可靠性、易维护性和施工成本控制提出了更高的要求。另外，漂浮式风电机组是近几年国外风电行业的重要研究方向。

在先进动力装置领域，传统供能系统能量密度的增加速度和空间制约了便携产品的小型化和轻型化发展，需要新的微型能源系统。进而在微尺度气体流动建模方面，连续介质的N-S方程不适用，需从Boltzmann方程出发，建立新模型方程。
最后，将分布式能源系统、可再生能源、智能电网与信息技术结合，一次能源管网、输电管网与信息管网融合，将推动新的工业革命，为我国可持续发展提供强大支持；将科技成果与产业化结合，建设创新型国家；扫除不利于创新的体制障碍，形成从基础研究到产业化的良性循环。(供稿：国家太阳能光热产业技术创新战略联盟)