太阳能热发电技术及系统示范实质性进展

　　新能源汽车产业链的主要部分是新能源整车生产、动力电池和动力电池材料，其中，我们最看好磷酸铁锂动力电池正极材料的投资机会，我们不看好作为过渡产品的轻度混合动力汽车的镍氢电池。

　　发展的关键是动力电池

　　混合动力汽车和电动汽车的组成大致包括电池、驱动电机、电机调速控制系统、电池管理系统和车体五个部分。

　　电力驱动及控制系统是混合动力汽车和电动汽车的核心，是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由电源、驱动电动机和电动机的调速控制装置等组成。系统中最关键的部件是动力电池。

　　动力电池的性能、成本和安全性，将很大程度上决定混合动力汽车和纯电动汽车的发展进程，而性能、成本和安全性也决定了动力电池各种技术路线的前景。

　　不仅如此，动力电池的技术突破有可能带动整个新能源产业链发展，风电、核电、太阳能、电网调峰、新能源汽车都离不开动力电池，动力电池将成为各种新能源的储能工具，将取代燃油成为移动能源的主要供应设备。

混合动力汽车和电动汽车的动力电池主要包括铅酸电池、镍金属电池、锂离子电池、高温钠电池、金属空气电池、超级电容、飞轮电池以及更具远景的燃料电池和太阳能电池。当前应用的主流技术是铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池。

　　动力电池的经济效益取决于寿命，电池循环寿命如达不到1000次以上,电动汽车的优势将无法体现。循环寿命是指电池组,不是单节电池，因此，电池的一致性，电源管理系统的使用非常重要。成本下降的另一关键因素在电极材料。

　　锂离子动力电池性能更优

　　电动汽车对动力电池的基本要求可以归纳为以下几点：(1)高能量密度；(2)高功率密度；(3)较长的循环寿命；(4)较好的充放电性能；(5)电池一致性好；(6)价格较低；(7)使用维护方便。

目前镍氢电池技术最成熟，购置和使用成本较低，不改变人们的驾驶习惯，是目前HEV市场的主流产品。镍氢电池的正负极分别为镍氢氧化物和储氢合金材料，不存在重金属污染问题，且其在工作过程中不会出现电解液增减现象,电池可以实现密封设计。

　　但是，镍氢电池具有难以克服的缺点，记忆效应给镍氢电池的使用带来不便。记忆效应是指在电池充放电过程中，会在电池极板上产生许多小气泡，时间一久，这些气泡会减少电池极板的面积，也间接影响电池的容量。镍氢电池的记忆效应和充电发热等方面的问题直接影响到该电池的使用。除此以外，镍氢电池自放电率高、比能量较小，只能用在HEV上，这些缺点的存在使镍氢电池只能是过渡产品。

　　镍氢电池由于技术成熟度和成本上的优势，在短期内仍将是混合动力汽车的首选。

　　锂离子电池是90年代发展起来的高容量可充电电池，能够比镍氢电池存储更多的能量，比能量大，循环寿命长，自放电率小，无记忆效应和环境污染。锂离子电池的正极材料是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂等，负极是碳素材料。根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池两大类，动力锂电池主要包括钴酸锂电池、镍酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等，因为原材料钴、镍价格高和污染较重，性能活泼易爆炸，目前电池业界的投入集中在成本低廉的锰酸锂动力电池与磷酸铁锂动力电池上。 

　　由于汽车用锂离子电池体积大，其散热性变差，安全性大幅下降，如何解决该问题十分重要。目前最常用的钴酸锂离子电池在大型化后，会有过热着火或爆炸的危险，相对而言，正极材料为锰酸锂和磷酸铁锂的锂离子电池安全性能更好。另外，液态锂离子电池电解液的有机成分为碳酸酯，闪点很低，沸点也较低，正极为强氧化性化合物，负极为强还原性化合物，当电池内部压力过大或过热时，会引起爆炸，或外壳破裂后与空气接触，因温度高和锂负极的高活泼性引燃起火。聚合物锂离子电池的安全性较好。

　　从技术成熟度来讲，锰酸锂材料更为成熟，但磷酸铁锂的安全性和成本更好。磷酸铁锂材料目前在美国和加拿大已实现了批量生产，国内企业比亚迪、天津斯特兰、深圳贝特瑞、深圳天骄等有小批量供应。

　　核心提示：太阳能塔式热发电实验电站建设在北京市延庆县八达岭镇大浮坨村，由太阳能吸热塔、镜场、发电厂房、试验场组成，总占地面积236.8亩。

　　发展太阳能热发电技术是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》规划的重要研究任务。“十一五”期间，国家863计划设立了“太阳能热发电技术及系统示范”重点项目，其目标是完成容量为1MWe的太阳能塔式实验电站建设，建立太阳能热发电实验系统和实验平台。 

　　项目在太阳能塔式热发电系统总体设计技术、高精度定日镜、高可靠性吸热、传热、蓄热方式的研究、全厂集中控制技术、实验平台建设等研究方向上设立课题5个。 

　　太阳能塔式热发电实验电站建设在北京市延庆县八达岭镇大浮坨村，由太阳能吸热塔、镜场、发电厂房、试验场组成，总占地面积236.8亩。目前已完成土地划拨、租赁，通过了环境评价，获得了电网接入批准。 

　　2009年3月20日在科技部举办的“中国国际节能减排和新能源科技博览会”上，胡锦涛总书记饶有兴趣地参观了太阳热发电实验电站模型，听取了相关汇报并做了指示。总书记的关怀大大促进了项目的实施。该项目现已被列入北京市委刘淇书记重点督办项目，并于4月19日得到北京市发改委立项核准批复。 

　　太阳能热发电电站采用“光－热－电”发电方式，通过一万平方米（100面）定日镜将太阳光聚集到吸热塔架上的太阳能吸收器，产生蒸汽，推动汽轮机运转发电。在塔式热发电的核心技术方面，项目完成了基于能量梯级利用的塔式太阳能热发电站总体设计技术，解决了太阳间歇性对发电系统稳定性的影响、常规储热的高热损，该技术处于国内领先水平，达到国际先进水平。在高精度，低成本定日镜研制、过热蒸汽吸热器设计技术、太阳能塔式热发电站集中控制系统、太阳能热发电实验平台等方面同样取得了突破，获得自主知识产权并达到世界水平。项目共申报发明专利16项，获发明专利授权1项，申请其它专利1项。 

　　太阳能热发电电站在节能减排方面作用显著。按照延庆当地的太阳直射辐射资源计算，电站的年发电量达到约195万度。相比较传统的火力电站，每年可以节约标准煤663吨，减少排放：CO22336.6吨、SO217.5吨、NOx7.8吨、粉尘颗粒136.3吨。 

　　目前，国际上最大的商业化太阳能热塔式发电站是西班牙PS10，装机容量为11MWe，在建的最大太阳能热塔式发电站是西班牙PS20，装机容量为20MWe。2007、2008两年，世界上太阳能热发电的在建装机容量是07年之前20年的8倍，太阳能热发电技术已经进入快速发展时期。太阳能热发电一次投资为2,500-2,900美元/kW，太阳能热发电年效率可达15%-20%，发电成本15美分/kWh。随着技术和规模的发展，有望在2020年其发电成本达到4美分/kWh左右。 

　　太阳能热发电在可再生能源发电技术中具有发电成本较低、绿色无污染等特点，相信随着可再生能源技术的发展、应用的扩大，将有着广阔的市场前景。