中國沙漠裡的黑科技:萬鏡追日,能找到新能源嗎?

本文來源:騰訊棱鏡

微信id:lengjing_qqfinance

作者:薛芳、康路

不論在人口密集的都市,還是工業發達的城鎮,人們的工作、學習、生活和娛樂,沒有一刻可以離開電能,未來人們需要清潔高效的新型能源。

自然中無盡的能量,是否可以提供人們所有的能源需求呢?

那麽對於未來的能源,還會有哪些可能?

《看得見的未來》第三期,騰訊新聞節目組走訪了遠景能源和首航節電等,從江蘇江陰的田間地頭到敦煌的戈壁沙漠,從分散式風電開發到熔鹽發電,我們試圖窺見未來能源的一二。

以下是影片(片頭廣告略長,請耐心等待)

分散式風電

把風轉化為動能是人類古老的智慧,而現在人們對風能發電更加感興趣。

地球上可用來發電的風力資源約100億千瓦,如果人們可以用到1/3,它將可以代替全世界所有的燃煤發電。

數據顯示:中國已經連續17年成為全球能源消費增量最大的國家,同時中國也是全球最大的風電市場,累計裝機容量超過1.9億千瓦,約占全國發電量的6%。

在中國的西北,風力資源好的地區已經建設大量風電場,而在中東部與南方地區,並沒有大片土地建設大型的風電場。

風力也沒有西北地區那麽強勁,這裡是否並不適合風電發展呢?

答案是否定的。

遠景能源智慧風場產品總監裴波和他的團隊希望推廣另一種建設風電的思路,分散式,布置在用戶附近的,高效可靠的發展模式。

目前分散式風電主流的兩種消納模式,一種是自發自用余電上網模式,另一種是全額上網模式。

從2013年為陜西定邊紅柳溝分散式風電示範項目提供5台2.1MW分散式風機開始,遠景能源又相繼完成了河南蘭考、江蘇江陰等分散式項目。

2018年9月並網的河南項城分散式項目,又使遠景能源在分散式風電項目設計和工程實踐上邁出重要一步。

項城項目裝機容量30兆瓦,14台風機分布在兩個鄉鎮,共涉及16個村落,屬於平原全額上網分散式項目。

裴波介紹,「在傳統集中式的,和集中式風機,和集中式場景裡面,它是不允許距離人群近。」

「但是在分散式的風機裡面,因為我們是嚴格按照安全標準所設計的,它是永不導塔的,具有航空級別安全的,所以它能夠採用這種這麽近的距離。」

把風機巧妙的安排在田間地頭,港口河道,利用城市碎片化的空地,無須消耗大量的土地,不占地,這是分散式發電的一個基本特性。

此外,隨著智能風機技術的進步,風速越來越不是一個限制性的因素。

「以前像5米多的這種風速,其實上並不具備可開發價值的。但是從這個,像2017年開始,我們做了這麽多技術探索,它整體的發電量各方面,都是滿足甚至超過了我們的預期。」 裴波解釋。

而在江蘇江陰,人口比較稠密,工業農林密集排部,針對江陰特殊的情況,在這裡發展風電就要使用效率更高的分散式風電機組。此外,分散式發電還有許多優點,高效、噪音低。

裴波介紹,「一台豎立在田間地頭、輪轂高度為140米的風機,葉輪旋轉1圈可發約3度電,旋轉200圈可滿足一家農戶半年的日常用電量。在河南,我們會跟他村民講這種數據,他的整體的認知就特別立體了。」

而在降低噪音的這個問題上,裴波和他的團隊借鑒了貓頭鷹羽毛在夜間飛行時的原理。

在所有鳥類當中,夜行貓頭鷹的飛行噪音最低,而且它的秘訣就在於羽毛。貓頭鷹的羽毛特殊結構,可以絞碎空氣漩渦,減少噪音。研發者們利用這一原理,對葉片進行了貓頭鷹羽毛的仿聲設計,來緩解解決噪音問題。

「首先把轉速降下來,同時再加上,像葉片的很多,基於貓頭鷹的翅膀這樣仿聲的技術,再加上各種各樣的智能控制,然後研發了這種葉片的異型,都會讓它的噪音大幅度降低。」 裴波解釋。

裴波和他的團隊正在試圖把風的力量,變成源源不斷的能源。隨處可見的巨大風機,也許是未來,人們身邊最常見的景象。

捕獲太陽能量

風因太陽能而產生,太陽,也是人們獲得能量的寶藏。

敦煌,這裡全年日照時數超過3000多個小時,熾熱的陽光肆意傾泄在這片廣茂的戈壁上。首航節能的王文博負責建造了敦煌100MW熔鹽塔式光熱電站,捕獲的太陽能量。

目前行業主流的光熱發電技術按照聚光器類型和接收器類型分為 4 類:槽式、塔式、碟式和菲涅爾式。在光熱電站開發中,熔鹽作為一種性能較好的傳熱、儲熱工作介質,已成為當前光熱電站實現長時間穩定發電的重要保障。

當下熔鹽塔式光熱發電技術已比較成熟,國際上已進入大規模商業化應用階段。

而中國光熱發電電站的建設處於起步期,但是在技術上與國外相比已無明顯差距,部分環節已經具備技術優勢,太陽能熱發電的關鍵和主要裝備也基本實現國產化。

按照光熱產業聯盟 2015 年的調研數據顯示,國內光熱發電的裝備國產化率已經達到 90%以上。

首航節能自 2010 年起開展光熱發電業務,陸續在北京、上海、天津建立光熱發電業務研發設計、系統集成、生產製造中心,構建了從研發設計、核心裝備製造、電站總包到後期運行維護的全產業鏈布局。

首航節能在敦煌建成了國內首個百兆瓦機光熱發電站,也是目前全球聚光規模最大,可24小時連續發電的熔鹽塔式光熱電站。

戈壁灘上,高260米的集熱塔,被12000面鏡子包裹其中,每面鏡子的采光面積115平方米,總采光面積達到140萬平方米。

王文博介紹,「塔裏存儲著3萬噸的熔鹽,熔鹽是液態的鹽,是一種可以高溫傳熱,蓄熱的介質。我們通過一個化鹽系統把它變成210度,形成液態,然後進入整個熔鹽系統。用它來吸熱,換熱和產生蒸汽。」

「12000面鏡子的面積如果加起來,能達到860公里,1萬多面鏡子就像1萬多個機器人,通過集中控制,變成是個機器人集群。因為裡面有像機器人的那些,控制軟件、控制儀器,控制系統,執行機構和通信系統。」王文博解釋。

太陽升起,鏡子就開始條調整角度,將陽光反射並聚焦在塔頂的集熱器上,一天之內太陽的角度不同變化,鏡子就不停的自動調整角度,它們能夠隨著太陽的移位時刻保持著最佳的反射角度,聚焦精度可達到0.03度至0.05度。

聚集的陽光可以形成超過1000攝氏度的高溫,集熱塔將熱量傳遞到塔下3萬噸熔鹽中,用水冷卻的熔鹽的過程中產生大量蒸汽,推動汽輪機產生電力。「用這種鹽來儲存熱能來發電,成本非常低的。」王文博說。

「所有的鏡子如果滿負荷運轉,一天可以發4度億電。敦煌到了夏至這種天氣,日照時間最長的時間,一天應該能有200多萬的這麽一個收益。」王文博介紹。

集熱器將熔鹽加熱到超過500度,進入熔鹽罐中儲存熱能,夜晚或陰天的時候,使用熔鹽儲熱的優勢就凸現出來了。罐中上萬噸的熔鹽,依舊可以持續放熱,在沒有太陽的時候持續發電。

不再遙遠的未來,可再生能源必將取代化石能源,令能源業面臨又一次歷史性轉型。清潔能源技術和儲能技術正逐漸成熟,低廉的邊際成本,也許會讓新能源在不遠的未來,展示出更多的力量。

頭頂的陽光,和身邊吹過的風,正在慢慢改變在人民心裡的模樣,在未來,他們可以變成用之不竭的新型能源。

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