高效又环保！荷兰开发出用废弃二氧化碳发电的新技术

荷兰科学家发现一种用发电厂释放出的废弃的二氧化碳发电的新技术，可在一年内产生比美国胡佛水坝多400倍的电量。他们的系统包括将水、其他液体与含有由高浓度二氧化碳组成的燃烧气体混合后，从两层过滤膜间泵出，产生电流。

这些科学家在美国化学学会杂志《环境科学与技术信件》上说，这种方法把发电厂和工业烟囱排放出来的废气用作发电原料。他们表示，煤炭、石油和天然气发电站每年产生120多亿公吨二氧化碳，另外家庭和商业供暖系统又产生110亿公吨二氧化碳。这个科研组提出这个用发电厂、工业和家庭排除的二氧化碳制造能源的方法，他们认为用这种方法一年可产生15700亿千瓦电。

荷兰可持续用水技术研究中心项目主管伯特·哈梅尔莱斯说，这些电量相当于胡佛水坝一年电输出量的400倍。他指出，产生这些电量的同时不会向大气排放任何额外的二氧化碳。但它不会像碳捕捉与储存技术一样从地球大气中把二氧化碳清除。哈梅尔莱斯说：“你用的是现在你浪费的能源。你把它收集起来，制造出更多能源，但你不能把它封存起来。”

碳捕捉与储存(CCS)技术是将发电厂等设施的二氧化碳收集起来然后把它储存在一个地方的过程。这个储存场所埋葬在地下一个地质构造层。碳捕捉与储存技术具有控制矿物燃料提高全球变暖的潜能，但这种方法现在只用在商业上，长期储存二氧化碳依然是个比较新的概念。

由于荷兰科学家研发的这项技术当前还是一项概念验证技术，所以在大规模使用它以前，还有一些十分有效的方法。美国国家广播公司新闻网报道，哈梅尔莱斯和他的科研组为检验他们的理论，用一个著名实验让二氧化碳和空气穿过一种液体。眼下的生电过程所用能源超过它产生的能源，但这些科学家研发的过滤膜过程会使用较少能源。

哈梅尔莱斯说：“我们的目标就是要证实二氧化碳是一种前景广阔的能源来源，而且它还具有实际用途。”但他承认，在用一个真正的发电站测试这项技术前，必须对它进行更多研究。为迎合社会对电日益增加的需求，这种产生额外能源的方法有望代替当前扩建的发电厂。

光热发电期待缔造新能源奇迹

在光伏发电萎靡不振之时，它的“孪生兄弟”光热发电却迎来了春天。

前不久，中国首座大规模应用的太阳能光热发电站一期10兆瓦工程顺利并入青海电网，二期40兆瓦工程2014年建成后，预计年发电量将达1.125亿千瓦时。

光热发电具有可储能、可调峰、可实现连续发电、规模效应下成本低等诸多优势，业界也期待着光热发电成为新能源产业的另一片蓝海。不过，在国家激励政策尚不明朗的情况下，处于起步阶段的光热发电要想缔造新能源奇迹，仍需攻克关键技术和核心设备等诸多难题。

在北京延庆县八达岭长城脚下的一片荒地上，上百个伞状反射镜像向日葵一样追逐着太阳，它们将太阳辐射反射至一座塔状的吸热器中，再通过热力转化为电能。

这就是中科院电工所研制的中国首个塔式光热发电示范项目。据不完全统计，目前，中国已经搭建的太阳能高温集热系统约有22个，数个数十兆瓦级商业化光热发电项目在西北、西南地区相继落地。

中海阳能源集团股份有限公司技术总监陆钧表示，与直接将光能转化为电能的光伏发电不同的是，光热发电是先将太阳能转化成气体或液体的热能，再通过热能推动汽轮机等机械进行发电。

由于热量的存储技术比电能存储要成熟且廉价，因此，光热发电避免了光伏发电所面临的昂贵的硅晶光电转换工艺，从而降低了整个发电成本。陆钧补充道：“光热发电的品质也比较好，可作为电能的基础负荷来满足电网的需求，还可以将白天存储的多余热量留到晚上发电，从而实现发电站24小时连续稳定的运行。”

国家太阳能光热产业技术创新战略联盟理事长、中科院电工所研究员王志峰则表示，在电网接入方面，波动的光伏发电给电网运行带来极大挑战，而光热发电却可以像常规火电一样平稳可靠地并入电网，这有利于电力系统的稳定运行。王志峰认为光热发电对环境的影响也极低。“从全生命周期来看，太阳能热发电从设备制造到发电生产再到报废，整个过程与光伏发电的电池板生产和报废相比，能耗和污染水平都大大降低。”

在风电、光伏发电的热潮过后，曾经不被关注的光热发电成为一支不可小觑的力量。相关机构预计，到2020年，中国光热发电的装机容量有望突破1000万千瓦，市场规模可达千亿元以上。

技术和设备待攻克

目前中国多家企业都在积极从事光热发电设备的国产化研制工作，试图从日渐壮大的光热发电市场中分得一杯羹。

从技术路线上看，光热发电主要分为槽式、塔式、碟式和菲涅尔式四种。目前，大规模发展的为槽式和塔式两种，蝶式和菲涅尔式发电站只有少量的示范工程。

浙江中控太阳能技术有限公司专业从事塔式热发电整体解决方案，该公司研发中心主任徐能表示，该公司目前已成功开发出基于智能小镜、熔盐蓄热、模块化等技术特色的塔式光热发电系统。

北京有色金属研究总院的一位研究人员介绍说：“高温集热管的关键性能要高，寿命要长，更要可靠，而吸热膜是其关键。”对此，他们已经自主研发出能在极端条件下长期使用的吸热涂层，并获得国家发明专利。

王志峰曾联合中国知名专家及企业代表，对中国光热发电产业展开系统研究，并共同撰写了《中国太阳能热发电产业政策研究》报告。报告中指出，中国至今还没有槽式聚光灯、定日镜、菲涅尔聚光灯的生产线，面形精度检测仪器和方法也几乎是空白，这对产品品质的保障带来隐患。

反观中国光伏，该产业的迅速规模化肇始于外企将光伏设备制造产业全部转移至中国，而光热发电领域却还没有这样的机会。例如，太阳能光热发电专用的低速大扭矩减速机，中国生产线都还尚未建立，这已经落后美国约25年。

更为关键的还有系统集成的技术难题。太阳能热发电站涉及太阳能集热、常规发电、传热蓄热等多种系统集成，不少业内人士指出，在系统集成环节，电站的运行技术尤为重要，运行经验则是电站设计以及设备制造的核心，而中国却恰恰缺乏这种运行经验。为此，他们也希望政府能多给中国的电力企业集成电站的实践机会。

期待稳健政策

在王志峰看来，中国光热发电产业不管是产品还是系统都还没有走向成熟。但他最想迫切呼吁的是，国家应该尽快出台光热发电的上网电价政策。

“我们并不希望光热发电像光伏那样迅猛发展，而是要求稳健，这就需要稳健的政策扶持，稳健政策的核心就是固定电价政策。”王志峰说。

早在2010年，国家曾实施了太阳能热发电特许权项目招标工作，但并没有在中标价格的基础上形成固定上网电价。

“太阳能发电产业链从原材料到储热、储能系统，投资周期和获益周期都较长。”王志峰说，“这就希望能有一个稳定的政策保证整个产业的长期收益，而不是‘一事一议’。”

某热电设备制造商也表示，热电项目要想长期稳定地完善下去，就必须得有针对性的政策支持，这样才会吸引更多社会资本参与。

但就目前来看，由于太阳能光热发电技术较多，发展程度以及成本都不尽相同，整个产业的产品标准体系也没有建立，又没有投入运行的商业化光热发电站作参考，国家要想在此基础上出台统一合理的电价政策，时机尚未成熟。

对此，王志峰建议，要想形成固定电价，前期就必须要进行示范效应。通过示范项目的作用进一步掌握技术和了解电价，探索电站运行的成本，并积累产业制造和项目开发的经验，“没有这些，一切都是纸上谈兵”。

中金盛唐新能源科技（北京）有限公司首席顾问张建城也表示，要想使得中国光热发电行业获得更大发展，国家在补贴方向上也应该做出一些改变，要更多扶持装备制造业而不是发电企业。

“现在一些发电企业在进行招标时，将价格压得非常低，这使得行业内主要以民营企业为主的装备制造企业很难生存，也不利于这一行业的长远发展。”张建城说。

随着经济快速发展，城镇化进程加快，中国每年产生的垃圾高达2.5亿吨。大量生活垃圾在给城市环境和发展造成很大压力的同时，也蕴涵着巨大的资源潜力和经济效益，变废为宝的相关开发也因而成为环保产业的重要组成部分。

处理城市垃圾主要有填埋、堆肥和焚烧发电3种方式。相比之下，焚烧发电无害、减量和资源化优势突出，因而成为土地及能源相对紧张国家的首选。在西欧和日本，城市生活垃圾基本通过焚烧方式处理。在中国，从垃圾填埋转向焚烧发电，也逐渐代表了生活垃圾处理产业发展的主流方向。

根据《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》，“十二五”时期，全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设总投资约2636亿元，这将给中国垃圾处理产业带来历史性发展机遇。

垃圾焚烧发电成“新宠”

“中国城市垃圾焚烧处理发展较快，2011年焚烧处理能力是2000年的33倍，达到9.4万吨/日。到2012年年底，内地建成并投入运行的生活垃圾焚烧发电厂已达142座、总处理规模12.4万吨、总装机约2600MW。”中国环境保护产业协会生活垃圾处理委员会秘书长、城市建设研究院总工程师徐海云表示，“越来越多的人都认识到焚烧是必须的，但怎么烧认识还很不一致。”徐海云一语道出中国现今垃圾焚烧发电产业的现状。

中国垃圾发电起步较晚，最早的垃圾发电厂1987年才投入运行，主要技术设备几乎全部从国外引进。但从引进炉排炉设备到中国制造炉排炉再到循环流化床焚烧炉的投资建设，中国垃圾发电产业从无到有，实现了快速发展。目前，中国占据了世界新建垃圾焚烧设施的大半。到2015年，全国垃圾焚烧发电能力可达31万吨/日。

中国垃圾发电尚处于起步阶段，垃圾焚烧发电厂的建设和运营还面临着巨大挑战。业内人士分析，关键在于提高垃圾焚烧发电的相关技术标准、运营标准、行业标准，防止造成新的污染，避免影响周边居民生活。

针对垃圾焚烧发电项目大型化的推动因素，清华大学教授聂永丰认为，一是垃圾焚烧发电项目选址难，找到一个场所就会把它做大；二是经济效益使然，由于生活垃圾焚烧投资大、技术门槛较高，不仅要以经济为支撑，还需要有一定的规模效应，使得垃圾焚烧余热具有较好的发电收益。