中国沙漠惊现黑科技:万镜追日场面壮观

商业

05-02 16:23

本文来自微信公众号「腾讯深网」(ID:qqshenwang),作者为薛芳、康路,爱范儿经授权发布。

不论在人口密集的都市,还是工业发达的城镇,人们的工作、学习、生活和娱乐,没有一刻可以离开电能,未来人们需要清洁高效的新型能源。自然中无尽的能量是否可以提供人们所有的能源需求呢?

那么对于未来的能源,还会有哪些可能?

《看得见的未来》第三期,腾讯新闻节目组走访了远景能源和首航节电等,从江苏江阴的田间地头到敦煌的戈壁沙漠,从分散式风电开发到熔盐发电,我们试图窥见未来能源的一二。

分布式风电

把风转化为动能是人类古老的智慧,而现在人们对风能发电更加感兴趣。地球上可用来发电的风力资源约 100 亿千瓦,如果人们可以用到 1/3,它将可以代替全世界所有的燃煤发电。

数据显示:中国已经连续 17 年成为全球能源消费增量最大的国家,同时中国也是全球最大的风电市场,累计装机容量超过 1.9 亿千瓦,约占全国发电量的 6%。

在中国的西北,风力资源好的地区已经建设大量风电场,而在中东部与南方地区,并没有大片土地建设大型的风电场。风力也没有西北地区那么强劲,这里是否并不适合风电发展呢?

答案是否定的。远景能源智慧风场产品总监裴波和他的团队希望推广另一种建设风电的思路,分散式,布置在用户附近的,高效可靠的发展模式。

目前分散式风电主流的两种消纳模式,一种是自发自用余电上网模式,另一种是全额上网模式。从 2013 年为陕西定边红柳沟分散式风电示范项目提供 5 台 2.1MW 分散式风机开始,远景能源又相继完成了河南兰考、江苏江阴等分散式项目。

2018 年 9 月并网的河南项城分散式项目,又使远景能源在分散式风电项目设计和工程实践上迈出重要一步。项城项目装机容量 30 兆瓦,14 台风机分布在两个乡镇,共涉及 16 个村落,属于平原全额上网分散式项目。

裴波介绍,「在传统集中式的,和集中式风机,和集中式场景里面,它是不允许距离人群近。但是在分散式的风机里面,因为我们是严格按照安全标准所设计的,它是永不导塔的,具有航空级别安全的,所以它能够采用这种这么近的距离。」

把风机巧妙的安排在田间地头,港口河道,利用城市碎片化的空地,无须消耗大量的土地,不占地,这是分布式发电的一个基本特性。此外,随着智能风机技术的进步,风速越来越不是一个限制性的因素。

「以前像 5 米多的这种风速,其实上并不具备可开发价值的。但是从这个,像 2017 年开始,我们做了这么多技术探索,它整体的发电量各方面,都是满足甚至超过了我们的预期。」裴波解释。

而在江苏江阴,人口比较稠密,工业农林密集排部,针对江阴特殊的情况,在这里发展风电就要使用效率更高的分布式风电机组。此外,分布式发电还有许多优点,高效、噪音低。

裴波介绍,「一台竖立在田间地头、轮毂高度为 140 米的风机,叶轮旋转 1 圈可发约 3 度电,旋转 200 圈可满足一家农户半年的日常用电量。在河南,我们会跟他村民讲这种数据,他的整体的认知就特别立体了。」

而在降低噪音的这个问题上,裴波和他的团队借鉴了猫头鹰羽毛在夜间飞行时的原理。

在所有鸟类当中,夜行猫头鹰的飞行噪音最低,而且它的秘诀就在于羽毛。猫头鹰的羽毛特殊结构,可以绞碎空气漩涡,减少噪音。研发者们利用这一原理,对叶片进行了猫头鹰羽毛的仿声设计,来缓解解决噪音问题。

「首先把转速降下来,同时再加上,像叶片的很多,基于猫头鹰的翅膀这样仿声的技术,再加上各种各样的智能控制,然后研发了这种叶片的异型,都会让它的噪音大幅度降低。」裴波解释。

裴波和他的团队正在试图把风的力量,变成源源不断的能源。随处可见的巨大风机,也许是未来,人们身边最常见的景象。

捕获太阳能量

风因太阳能而产生,太阳,也是人们获得能量的宝藏。敦煌,这里全年日照时数超过 3000 多个小时,炽热的阳光肆意倾泄在这片广茂的戈壁上。首航节能的王文博负责建造了敦煌 100MW 熔盐塔式光热电站,捕获的太阳能量。

目前行业主流的光热发电技术按照聚光器类型和接收器类型分为 4 类:槽式、塔式、碟式和菲涅尔式。在光热电站开发中,熔盐作为一种性能较好的传热、储热工作介质,已成为当前光热电站实现长时间稳定发电的重要保障。

当下熔盐塔式光热发电技术已比较成熟,国际上已进入大规模商业化应用阶段。而我国光热发电电站的建设处于起步期,但是在技术上与国外相比已无明显差距,部分环节已经具备技术优势,太阳能热发电的关键和主要装备也基本实现国产化。

按照光热产业联盟 2015 年的调研数据显示,国内光热发电的装备国产化率已经达到 90% 以上。

首航节能自 2010 年起开展光热发电业务,陆续在北京、上海、天津建立光热发电业务研发设计、系统集成、生产制造中心,构建了从研发设计、核心装备制造、电站总包到后期运行维护的全产业链布局。

首航节能在敦煌建成了国内首个百兆瓦机光热发电站,也是目前全球聚光规模最大,可 24 小时连续发电的熔盐塔式光热电站。

戈壁滩上,高 260 米的集热塔,被 12000 面镜子包裹其中,每面镜子的采光面积 115 平方米,总采光面积达到 140 万平方米。

王文博介绍,「塔里存储着 3 万吨的熔盐,熔盐是液态的盐,是一种可以高温传热,蓄热的介质。我们通过一个化盐系统把它变成 210 度,形成液态,然后进入整个熔盐系统。用它来吸热,换热和产生蒸汽。」

「12000 面镜子的面积如果加起来,能达到 860 公里,1 万多面镜子就像 1 万多个机器人,通过集中控制,变成是个机器人集群。因为里面有像机器人的那些,控制软件、控制仪器,控制系统,执行机构和通信系统。」王文博解释。

太阳升起,镜子就开始条调整角度,将阳光反射并聚焦在塔顶的集热器上,一天之内太阳的角度不同变化,镜子就不停的自动调整角度,它们能够随着太阳的移位时刻保持着最佳的反射角度,聚焦精度可达到 0.03 度至 0.05 度。

聚集的阳光可以形成超过 1000 摄氏度的高温,集热塔将热量传递到塔下 3 万吨熔盐中,用水冷却的熔盐的过程中产生大量蒸汽,推动汽轮机产生电力。「用这种盐来储存热能来发电,成本非常低的。」王文博说。

「所有的镜子如果满负荷运转,一天可以发 4 度亿电。敦煌到了夏至这种天气,日照时间最长的时间,一天应该能有 200 多万的这么一个收益。」王文博介绍。

集热器将熔盐加热到超过 500 度,进入熔盐罐中储存热能,夜晚或阴天的时候,使用熔盐储热的优势就凸现出来了。罐中上万吨的熔盐,依旧可以持续放热,在没有太阳的时候持续发电。

不再遥远的未来,可再生能源必将取代化石能源,令能源业面临又一次历史性转型。清洁能源技术和储能技术正逐渐成熟,低廉的边际成本,也许会让新能源在不远的未来,展示出更多的力量。

头顶的阳光,和身边吹过的风,正在慢慢改变在人民心里的模样,在未来,他们可以变成用之不竭的新型能源。

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