6   国内外太阳能烟囱式发

电系统的发展现状

1982年在西班牙马德里南部150km处的Manzanares附近的La Mancha沙漠地区建立了第一座峰值发电功率为50kW的太阳能烟囱式实验性电站(见图3)。该实验电站的烟囱高195m,直径10m。与烟囱相连的集热棚直径240m,其边缘处与地面间隙约2m,中间处面8m。由于该电站峰值功率仅为50kW,而投资却达1400万马克,效益太低,但却引起了各国能源专家的兴趣。

图3  峰值发电功率为50kW的太阳能烟囱式实验性电站

澳大利亚在新南威尔士州建造一座目前世界上最大的太阳能烟囱式发电站(见图4),发电容量高达200MW,超过了拟建的由80台风轮机组成的装机容量为130MW的最大风力发电厂,足以满足大约20万个家庭的用电需求。电站有一个直径7km的太阳能集热棚,并建一座1000m高的烟囱,占地达38(km)2,将成为澳大利亚乃至世界上最高和最大的建筑物。

图4  澳大利亚在新南威尔士州建造一座目前世界上最大的太阳能烟囱式发电站

据报道,澳洲能源公司Enviro Mission打算在美国亚利桑那州兴建一个约800m高的太阳能烟囱式发电站,巨塔内装有32个涡轮发电机,预期可为20万户供电。预计该工程需富太阳能资源,根据各地接受太阳总辐射量的多少,可将全国划分为五类地区。其中,一类地区为我国太阳能资源最丰富的地区,包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。年太阳辐射总量6680～8400MJ/m2,相当于日辐射量5.1～6.4kWh/m2。尤以西藏西部最为丰富,仅次于撒哈拉大沙漠,居世界第二位;二类地区为我国太阳能资源较丰富地区,包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。年太阳辐射总量为5850～6680MJ/m2,相当于日辐射量4.5～5.1kWh/m2;三类地区为我国太阳能资源中等类型地区,主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。年太阳辐射总量为5000～5850MJ/m2,相当于日辐射量3.8～4.5kWh/m2;四类地区是我国太阳能资源较差地区,包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕南、苏北、皖南以及黑龙江、台湾东北部等地。年太阳辐射总量4200～5000MJ/m2,相当于日辐射量3.2～3.8kWh/m2;五类地区是我国太阳能资源最少的地区,主要包括四川、贵州两省,年太阳辐射总量3350～4200MJ/m2,相当于日辐射量只有2.5～3.2kWh/m2。从全国来看,我国是太阳能资源相当丰富的国家,绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/m2以上,西藏最高达7kWh/m2,适合于建造太阳能烟囱式发电站。

图5  巨塔的设想图

我国的沙荒面积占国土面积的27.9%,沙化土地有174.31万平方千米,主要分布在我国的西北部。新疆的荒漠面积占全疆的一半,青藏高原有2/3的永久冻土,太阳能资源极为丰富。据推算,1万平方千米的荒漠面积,能提供1亿kW的太阳能烟囱式发电,发电量可达3000亿kWh,相当于5个半三峡电站。

太阳能烟囱式热力发电可利用太阳能进行大规模发电,所需设备与技术相对较低,在太阳能资源丰富、荒地多且廉价、少水又缺电的欠发达工业国家和地区具有相当的吸引力及与常规能源发电的竞争力。国外对太阳能烟囱式热力发电技术的三大部件在材料、设计、工艺及理论方面进行了长达二十多年的研究,而国内在这方面的研究时间短、力度小。我国应加大研究力度,使之为西部大开发提供巨大的电力资源,从而推动我国太阳能产业的发展,推动西部大开发的进程。

7   结束语

太阳能烟囱式发电是一项新技术,它是通过热动力学将太阳能转换为电能的,既没有有害气体排放,也没有固体废弃物的排出,是环保型的发电系统。又由于设备简单,运行成本低,维护方便等优点,若解决了超高烟囱的安全问题,非常适合于干燥的荒漠地区建电站。它为我国西部地区提供了一种再生能源开发的新途径。（御风）