PS10太陽能發(fā)電廠利用塔式太陽能熱發(fā)電技術，傾斜的“定日鏡”可將陽光收集匯聚并反射到發(fā)電塔頂部的接收器上?！疤柾鯂蔽靼嘌赖娜S利亞在燦爛陽光的眷顧下，積極發(fā)展太陽能產業(yè)，變自然的恩賜為能源，點亮了西班牙，也帶動了21世紀全世界對于太陽能這種綠色環(huán)保新能源的開發(fā)熱潮。

提到“太陽王國”西班牙南部的塞維利亞（Sevilla），你第一時間會想到什么？是享譽世界的雪利酒，還是健康美味的橄欖油？是熱情洋溢的弗拉門戈舞蹈還是那部不朽名作《塞維利亞理發(fā)師》？抑或是西班牙的旅游勝地“太陽海岸”……

然而，在21世紀的今天，或許有越來越多的人因著綠色環(huán)保新能源的迅捷發(fā)展將目光投向這里，并記住了這個名字?！半m然我們不能輸出陽光，但卻能輸出陽光產生的能源，點亮整個西班牙?！蔽靼嘌来笊１R卡爾市市長胡安·呂盧曾這樣自豪地說道。

塞維利亞是西班牙安達魯西亞自治區(qū)和塞維利亞省的首府，位于伊比利亞半島的南部、瓜達爾基維爾河下游谷地，這里不僅是歐洲大陸最熱、日照最強烈的地區(qū)，還擁有肥沃的沖積土。得天獨厚的日照資源和廣闊的閑置土地，加上西班牙政府對太陽能產業(yè)的高額補貼，使得西班牙日益成為全球最熱衷于開發(fā)太陽能的國家之一，并使其成為世界最大的太陽能市場。太陽能產業(yè)在這里風生水起。

藍色向日葵

在西班牙塞維利亞西部25公里處的大桑盧卡爾市（SanlucarlaMayor）比鄰矗立著兩座太陽能發(fā)電塔—PS10和PS20。在寬廣的郊外，這座“雙子塔”顯得格外醒目。

PS10太陽能發(fā)電塔（PS10 solar tower plant）是歐洲第一座商業(yè)性的太陽能發(fā)電廠，由西班牙阿文戈亞能源公司（Abengoa）旗下的索魯卡爾公司（Solucar）耗資3500萬歐元興建，自2001年7月開始，歷時4年完工。2007年3月30日，PS10正式啟用。

圖：匯聚的陽光熱量使得PS10發(fā)電塔內的液態(tài)水轉變?yōu)闅鈶B(tài)水，推動渦輪運轉并發(fā)電，整個過程清潔無污染。

PS10發(fā)電廠是根據塔式太陽能熱發(fā)電技術來實現大容量發(fā)電的。這座PS10太陽能發(fā)電塔高115米，大約有40層樓那么高，在它的周圍共有624個日光反射裝置—巨大的可移動鏡片即“定日鏡”(heliostats）。每面定日鏡面積120平方米，傾斜的它們可以將陽光收集匯聚并反射到PS10發(fā)電塔頂部的一個接收器上，這些在太陽光反射下不斷泛著藍色光芒的“定日鏡”，就好像一朵朵藍色的向日葵。

而陽光匯聚產生的熱量使得塔內的水循環(huán)系統(tǒng)隨即升溫，將液態(tài)水轉變?yōu)闅鈶B(tài)水。這時電塔底部的巨型渦輪被水蒸氣推動運轉，可以產生11兆瓦（MW）的電力。水蒸氣冷卻后變回液態(tài)，會再次進入循環(huán)系統(tǒng)，因此這種發(fā)電方式并不會產生二氧化碳，相當綠色環(huán)保。

雖然相較于傳統(tǒng)的方式，這種發(fā)電方式的成本高出近三倍，但如同風力發(fā)電一般，可以預見，未來它會隨著技術進步獲得成本降低的空間。

目前PS10電廠擁有的11兆瓦的發(fā)電量，可提供約6000個家庭的用電所需，而索魯卡爾公司的最終目標是提供一整座像塞維利亞這樣大的城市所需的電力。

圖：西班牙日照示意圖。

作為“雙子塔”另一部分的PS20太陽能發(fā)電塔（PS 20 solar tower plant）則是當今歐洲最大的太陽能發(fā)電廠。PS20相比于“前輩”PS10，這種新型的PS20太陽能塔有諸多技術改良：擁有一個更高效率的接收器,強化后的控制操作系統(tǒng)和新設計的熱能儲存裝置。顧名思義，PS20發(fā)電塔擁有20兆瓦的發(fā)電力，能量來源則全部依靠定日追蹤反射鏡反射的陽光熱能，約有92%的太陽熱量能夠直接被轉變成電能。生態(tài)能源倡導者稱，可以利用它從水里分解氫氣，為生態(tài)動力車提供燃料。

PS20太陽能發(fā)電塔初建于2006年，由西班牙國王和王后親自揭幕，可見這種綠色新能源在西班牙之受重視。PS20發(fā)電塔2009年9月開始運轉，全部設施將于2013年完工，實現完全運營。到時候，整個電廠可以解決18萬戶家庭的用電，相當于每年減排60萬噸的溫室氣體。

在PS20所在的反射區(qū)共有1255朵藍色的“向日葵”，即1255面“定日反射鏡”，每一個鏡面的面積同PS10一樣為120平方米。在這里所有的日光都通過這些“向日葵”反射集中到165米高的發(fā)電塔端接收器上，然后用聚集的熱量產生蒸汽進而通過渦輪機轉化為電力。

西班牙被譽為“全球可再生能源技術最發(fā)達的國家之一”，其可再生能源占能源總量的比重已經超過15%。接下來幾年，這里還將建造更多的太陽能廠，包含更多的集熱塔。目前有Solnova1、3和4三座共150兆瓦的太陽能廠正在建造，預計到2013年完工，該區(qū)會成為世界最大的太陽能園區(qū)。Ciemat公司、IDEA以及塞維利亞大學合作建造管理這座園區(qū),總計高達300兆瓦的發(fā)電量將供應18萬戶家庭的用電，相當于滿足整個塞維利亞城市的需要。并且每年將減少60多萬噸的溫室氣體排放量。

圖：向日葵簇擁下的PS20太陽能發(fā)電塔。PS20是當今歐洲最大的太陽能發(fā)電廠。

白天也懂夜的黑

西班牙塞維利亞終年陽光明媚，每年這里都吸引著世界各地的游客前來，感受這座太陽城的如火熱情。2011年的夏天，這個“陽光天堂”，再次吸引了世人驚艷的目光。

這簡直就是一個偉大的藝術品！當我們驅車來到位于塞維利亞西部大桑盧卡爾市郊的小山崗上眺望，耀眼陽光下展現在眼前的，是一大片開闊的土地上依次整齊排列成同心圓的散發(fā)著藍寶石般光芒的巨大裝置，蔚為壯觀。實際上這里就是世界上首個能夜間發(fā)電的太陽能電站—吉馬太陽能光熱電站（Gemasolar）。而那些熠熠閃光的，正是日光反射裝置。

圖：吉馬太陽能電站的技術人員正在檢測安裝有光線跟蹤系統(tǒng)的“定日鏡”。

太陽能作為人類最熟悉的可再生清潔能源，綠色環(huán)保。但由于地理和氣候等因素的影響，長久以來依然難擺脫“靠天吃飯”的局面，夜間無法運作、電力不易存儲等不可靠性一直是制約規(guī)?；柲馨l(fā)電的瓶頸。而今這座吉馬太陽能電站可以整夜地運行，它能確保在沒有太陽光的夜晚也能發(fā)電，以造福人類。這項太陽能發(fā)電技術的革命性突破，究竟有著怎樣的奧秘？讓我們一探究竟，去揭開它神秘的面紗吧。

以往的太陽能發(fā)電廠一般采用太陽能電池板，通過吸收光子的能量直接產生電流，這種發(fā)電方式又被稱為光伏發(fā)電。而太陽能高塔發(fā)電廠則是利用反射的太陽光加熱水來進行發(fā)電，因此這種發(fā)電方式被稱為反射太陽能集熱發(fā)電。和PS10和PS20那樣的太陽能發(fā)電塔一樣，吉馬太陽能電站正是依靠反射太陽能的方式來集熱發(fā)電的。

吉馬太陽能電站由2650塊太陽能電池板構成，覆蓋面積達到185萬平方米，相當于200多個足球場大。安裝有光線跟蹤系統(tǒng)的數千面“定日鏡”能像向日葵一樣跟隨太陽移動，將95%的太陽輻射匯聚到該太陽能電站中心的巨型集熱接收器上，其主體猶如一個高高的工廠煙囪—而奧秘正是源自這只“煙囪”。

圖：PS10太陽能發(fā)電塔周圍共有624面巨大的日光反射裝置——“定日鏡”。

集熱裝置好似一個巨大的鐵罐，里面盛放著用來吸收并可以存儲熱量的熔鹽—硝酸鹽。在白天，在太陽輻射的聚集加熱下，這些鐵罐中的熔鹽溫度可高達900攝氏度，熔鹽受熱融化，吸收熱量，由高溫產生的高壓蒸汽開始驅動渦輪發(fā)電機運行，從而產生電力。

與槽式聚光技術相比，這種系統(tǒng)能產生更高的溫度，提供更多的高壓蒸汽，從而使發(fā)電效率大幅提升。不同于其他太陽能電站的關鍵在于，這里由陽光產生的能量更易存儲。在夜間或沒有陽光的情況下，溫度降低，熔鹽會凝固并釋放大量的熱量到管道中，繼續(xù)加熱高塔水箱中的水，產生蒸汽繼續(xù)發(fā)電。

該電站儲存在熔鹽罐里的熱量能持續(xù)發(fā)電長達15小時（是其他再生能源電能的3倍以上）。也就是說，白天曬夠約9小時的太陽，吉馬發(fā)電機全天24小時都可以發(fā)電。而在西班牙塞維利亞這樣陽光充足的“太陽城”，意味著包括夜間的絕大多數時間它都能夠正常運行。據專家分析，每年它至少可以發(fā)電270天，這使得“晝伏夜出”成為現實。

2011年7月，歷時兩年建設的吉馬太陽能光熱電站順利完成了為期一個月的試運行，并成功實現了24小時不間斷供電，從而成為世界上第一個能夠全天候供電的商業(yè)化太陽能電站?？茖W家預計該發(fā)電站每年發(fā)電量可達到1.1億千瓦時，足以滿足安達魯西亞地區(qū)25000個家庭的用電量，年減排二氧化碳可達3萬噸。

吉馬太陽能電站項目由阿聯(lián)酋馬斯達爾能源公司和西班牙SENER工程建筑公司（世界上唯一開發(fā)建造中心塔熔化鹽接收技術商業(yè)發(fā)電站的公司）下設公司“托雷索爾能源”（Torresol Energy）共投資2.6億英鎊經營，該項目目前已獲得多家歐洲金融機構總額高達1.71億歐元的投資和西班牙政府為期25年的電價補貼。托雷索爾能源主席恩里克-桑達戈爾塔強調，熔鹽蓄熱系統(tǒng)高效可靠，能大幅降低太陽能發(fā)電站的投資成本，新技術的標準化正可以改善可再生能源發(fā)電的尷尬處境。

圖：2011年7月，吉馬太陽能光熱電站實現24小時不間斷供電，成為世界上第一個全天候供電的商業(yè)化太陽能電站。

自然恩賜于每個角落

自古以來，地球上形成的各式各樣的生物主要都依靠太陽提供的光和熱生存。而在人類文明漫長的發(fā)展歷程中，人類也逐漸掌握依靠太陽曬晾食物和衣物等眾多的生活技能。隨著人類對煤炭石油等不可再生資源的過度開發(fā)，在能源日益枯竭的今天，人類日漸把目光轉向太陽光產生的輻射能量—太陽能這種可再生能源，力圖更加充分地對之開發(fā)利用。

地球上許多能量都來源于太陽能，而太陽能在當代主要用于發(fā)電。其利用方式主要分為兩種，光熱轉換和光電轉換。光電轉換又稱太陽能光伏轉換。當太陽能板暴露在陽光下，便會產生直流電，從而發(fā)電。發(fā)電裝置由半導體物料（例如硅）制成的薄薄的固體太陽能電池組成。

簡單的光伏電池可為手表及計算機提供能源，較大的光伏系統(tǒng)則可為房屋照明并為電網供電。由于太陽能板可以制成不同形狀并組合，這些光伏設施通常被附設于建筑物。而無論是西班牙的吉馬太陽能發(fā)電站還是PS20發(fā)電站，這種依靠集熱式太陽能（Solar Thermal）實現的方式都屬于光熱轉換。

無論在喧鬧繁華的大都市還是在靜謐僻遠的小鄉(xiāng)村；無論在鱗次櫛比的寫字樓中，還是在舒適溫馨的家園里；無論是在車上、船上，還是在飛機上……在這個地球的各個角落，我們都越來越多地利用著大自然帶給我們的恩賜—太陽能。而太陽能計算機、太陽能手表、太陽能背包等各式太陽能應用裝置不斷涌現，當然還有西班牙的太陽能發(fā)電塔。

圖：吉馬太陽能電站有2650塊“定日鏡”和一個巨型的集熱接收器。

歐洲鼓勵發(fā)展太陽能，這其中屬西班牙政府提供的補貼最為優(yōu)厚，曾高達每度電58美分。除了歐洲，美國、澳大利亞等國都相繼大力研究開發(fā)太陽能集熱發(fā)電。在美國加州東南部的莫哈韋（Mojave）沙漠，Google公司正投資1.68億美元打造世界上最大的塔式太陽能發(fā)電站項目—艾文帕太陽能電力采集系統(tǒng)（ISEGS）。該項目占地14.6平方公里，將放置17.3萬個反光鏡。

它發(fā)出的電將是現今全美國商用太陽能集熱發(fā)電量的兩倍。而摩洛哥和阿爾及利亞也建有此類電站。臺灣體育場場館的屋頂采用多達8844片的太陽能光伏板，是全球第一座具有100萬瓦太陽能發(fā)電容量的運動場；澳洲實行“陽光伏城計劃”（Solar Citiesinitiative），圣地愛麗絲泉、阿得雷德、佩斯、湯士維爾與布萊克頓五個城市獲取政府補助，相繼打造成為太陽能發(fā)電系統(tǒng)城市。

正是由于太陽能在日照充足的條件下可以源源不斷地供應能量，生產過程不會產生污染，綠色環(huán)保，世界各地都在享用著這來自大自然的恩賜，積極開發(fā)太陽能。盡管利用太陽能發(fā)電還存在成本高、轉換率低等問題，但全球該領域的眾多專家依然看好這一產業(yè)的發(fā)展，認為21世紀太陽能產業(yè)將會有更廣闊的發(fā)展空間；全球太陽能市場不但會增長，太陽能企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略也將更加全球化。

圖：歐洲第一座商業(yè)性太陽能發(fā)電廠——PS10太陽能發(fā)電廠周圍的“定日鏡”，像一朵朵藍色的向日葵。PS10電廠擁有11兆瓦的發(fā)電量，可提供西班牙約6000個家庭的用電所需。