太陽能以其儲量無限、開發(fā)使用衛(wèi)生等特性備受重視，但太陽能發(fā)電也有本錢高、功率低和依靠光照條件等問題。如何處理太陽能的高效搜集、轉(zhuǎn)化和能量貯存問題，并和其他發(fā)電方法組成互補(bǔ)的歸納發(fā)電體系，是太陽能熱發(fā)電使用展開中亟須處理的嚴(yán)重科學(xué)問題。

在國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、嚴(yán)重研討方案項(xiàng)目和國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目贊助下，中科院工程熱物理研討所研討員金紅光團(tuán)隊(duì)對太陽能互補(bǔ)發(fā)電進(jìn)行了體系研討，該團(tuán)隊(duì)研制的太陽能熱化學(xué)互補(bǔ)發(fā)電體系當(dāng)前已成功發(fā)電，并引領(lǐng)世界中低溫太陽能與化石燃料互補(bǔ)發(fā)電的新方向。

“互補(bǔ)”的優(yōu)勢

“單純太陽能發(fā)電對光照條件懇求較高，太陽能和傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電互補(bǔ)的思路是對傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行改造，讓它在有太陽時用太陽能，陰雨天或夜晚用傳統(tǒng)燃料發(fā)電?！苯鸺t光對《中國科學(xué)報(bào)》記者說，“這兩者所用的發(fā)電設(shè)備一樣，改造起來難度并不大，費(fèi)用也不是問題?！?/P>

當(dāng)前，太陽能與化石動力互補(bǔ)發(fā)電首要分為兩大類：一是太陽能與熱力循環(huán)的熱互補(bǔ)，即一般咱們說的太陽能熱發(fā)電；二是太陽能與化石燃料的熱化學(xué)互補(bǔ)，即太陽能熱化學(xué)發(fā)電。

太陽能與熱力循環(huán)的熱互補(bǔ)是依據(jù)異樣聚光方法，將異樣集熱溫度的太陽熱以熱量傳遞的方法寫入熱力循環(huán)。太陽能與化石燃料的熱化學(xué)互補(bǔ)是將太陽熱與化石燃料重整、裂解等異樣燃料轉(zhuǎn)化反響進(jìn)程連系，使太陽能轉(zhuǎn)化為燃料化學(xué)能，再同熱力循環(huán)集成一起完成熱功變換。

“當(dāng)前制約太陽能熱發(fā)電展開的首要技能妨礙是聚光本錢較高，在不穩(wěn)定太陽輻照下的體系光學(xué)功率和熱功變換功率低，因此太陽能發(fā)電規(guī)劃難以完成打破。與前者比較，熱化學(xué)互補(bǔ)發(fā)電的聚光懇求低，功率可進(jìn)步一倍，因此遠(yuǎn)景更誘人?！苯鸺t光說。

互補(bǔ)發(fā)電新方向

世界上，高溫太陽能與化石燃料熱化學(xué)互補(bǔ)發(fā)電體系僅有20年左右的研討進(jìn)程，首要著眼于攝氏900度至1200度左右的高溫太陽熱化學(xué)與天然氣互補(bǔ)的轉(zhuǎn)化和使用。研討也多會集在二次聚光的高溫聚光鏡、太陽能熱化學(xué)反響器等部件功能的進(jìn)步和關(guān)聯(lián)催化劑的研制。一方面將太陽能轉(zhuǎn)化為高密度燃料化學(xué)能；另一方面化石燃料可以從高碳組分變?yōu)榈吞嫉奶柲芏稳剂?。這樣，不只可以遠(yuǎn)距離輸運(yùn)和長時存儲太陽能，并且化石燃料轉(zhuǎn)化二次燃料的焚燒只發(fā)生較少的污染物。

2003年，德國啟動了國家動力方案，展開太陽能重整甲烷—燃?xì)庹羝麖?fù)合熱發(fā)電體系演示項(xiàng)目研討工作。德國宇航實(shí)驗(yàn)室（DLR）與以色列Weizmann研討所一起展開了300千瓦太陽能甲烷重整集熱反響器的研討。瑞士在國家ETH方案和PSI研討中心贊助下，展開更具廣泛性的太陽能—天然氣與氧化鋅重整的動力環(huán)境體系研討。但這種高溫太陽能熱化學(xué)互補(bǔ)發(fā)電依靠于高聚光比（近千倍聚光）和不穩(wěn)定的太陽能能流密度，難以低本錢大規(guī)劃使用。

2000年以來，在國家自然科學(xué)基金贊助下，金紅光團(tuán)隊(duì)對太陽能熱發(fā)電體系中能的梯級使用問題，光輻照、集熱、熱力循環(huán)三者間能的檔次和彼此使用機(jī)制，太陽能和其他動力互補(bǔ)的體系集成等問題進(jìn)行了研討，闡明晰太陽能與化石動力互補(bǔ)的歸納使用原理，提出以中低溫太陽能驅(qū)動代替燃料的吸熱反響，將其轉(zhuǎn)化為高檔次的太陽能燃料，進(jìn)而經(jīng)過焚燒和熱力循環(huán)完成太陽熱和代替燃料的梯級使用。

該研討不只改變了化石燃料直接焚燒的做法，還改造了太陽能簡略光熱發(fā)電的方法。關(guān)聯(lián)論文宣布后，取得世界學(xué)術(shù)會議最佳論文獎。ASME Solar Energy雜志前主編、瑞士蘇黎世工學(xué)院教授Aldo Steinfeld評估說：“該研討原創(chuàng)性地建立了評估太陽能中低溫使用進(jìn)程的理論結(jié)構(gòu)，精辟地使用了熱力學(xué)?！?/P>

“世界上關(guān)聯(lián)的研討首要會集在高溫太陽能熱化學(xué)互補(bǔ)發(fā)電范疇，就中低溫太陽能熱化學(xué)發(fā)電方面，咱們的研討是原創(chuàng)的，是一個新方向?！苯鸺t光說。