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據(jù)報(bào)道，日本橫濱出現(xiàn)了許多類(lèi)似花瓣樣的金屬裝置，但是它們并不是藝術(shù)雕刻，而是新型太陽(yáng)能發(fā)電綜合設(shè)施。在日本于2011年3月11日經(jīng)歷地震和海嘯之后面臨電力嚴(yán)重短缺的問(wèn)題，這套尖端太陽(yáng)能電站將作為橫濱電力系統(tǒng)的重要組成部分。此外，由于福島核電站在地震后出現(xiàn)了嚴(yán)重的核事故，其引發(fā)了全世界對(duì)核電安全性的探討，日本由于擁有數(shù)量龐大的核電機(jī)組，迫使其重新評(píng)估新的能源戰(zhàn)略。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，在日本54座民用核反應(yīng)堆中，其中52座在福島核電站事件后已經(jīng)過(guò)維護(hù)，剩余兩座將在今年春季停堆維修。在日本國(guó)家、地方政府重新評(píng)估核反應(yīng)堆是否能安全運(yùn)行之前，這些反應(yīng)堆依然不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用，這就造成了30%的電力缺口。不斷上升的電力價(jià)格也阻礙了投資商的資金循環(huán)。因此，以太陽(yáng)能技術(shù)前導(dǎo)的多種能源供給方案是當(dāng)前的重點(diǎn)，但是這項(xiàng)計(jì)劃并不是日本政府來(lái)執(zhí)行，而是總部位于東京的全球五大鋼鐵巨頭之一的日本鋼鐵工程控股公司JFE集團(tuán)。 
橫濱“金屬花瓣”太陽(yáng)能綜合設(shè)施是未來(lái)電力發(fā)展方向 對(duì)于能源密集型的鋼鐵生產(chǎn)而言，可靠的電力供應(yīng)是未來(lái)鋼鐵業(yè)的關(guān)鍵。橫濱作為一個(gè)港口城市，新型太陽(yáng)能電站沿著海岸線(xiàn)分布，預(yù)計(jì)今年春季將實(shí)現(xiàn)40至60千瓦的輸出功率。該發(fā)電站最顯著是整齊排列的日光反射裝置，可根據(jù)太陽(yáng)角度的變化調(diào)節(jié)與接受塔的角度，形成了一套光伏發(fā)電系統(tǒng)。另外兩種類(lèi)型的太陽(yáng)能綜合發(fā)電設(shè)施也正在建設(shè)之中。
太陽(yáng)能發(fā)電站的集光效率 橫濱“金屬花瓣”太陽(yáng)能電站由87個(gè)日光反射裝置組成，自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的運(yùn)行角度，并將太陽(yáng)光反射至20米（65英尺）高的光能接收器上，高塔型太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備（CPV）的效率是使用傳統(tǒng)的硅板材料的兩倍，這得利于大約800個(gè)圓形反射鏡面，在鏡面后方的太陽(yáng)能電池還可以直接發(fā)電。當(dāng)數(shù)百個(gè)“花瓣”反射鏡面同時(shí)工作時(shí)，接受塔將變得極為炎熱，為此JFE鋼鐵集團(tuán)的研究人員還為其開(kāi)發(fā)了水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，循環(huán)水存在于太陽(yáng)能模塊與冷卻裝置之中，并盡量減小水的使用量。
太空時(shí)代的太陽(yáng)能跟蹤技術(shù) 數(shù)量巨大的日光反射裝置組成了橫濱太陽(yáng)能電站的聚光光伏能量系統(tǒng)，其中80個(gè)反射鏡組安裝了跟蹤傳感器保持對(duì)太陽(yáng)的仰角變化，另外7個(gè)反射鏡組使用平面直角鏡面根據(jù)程序運(yùn)行。圓形鏡面由三鷹光器株式會(huì)社（Mitaka Kohki）研發(fā)，其他高精密的儀器由美國(guó)國(guó)家航空航天局、日本空間與宇航科學(xué)研究所開(kāi)發(fā)。而日光反射鏡則使用了空間太陽(yáng)觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡的跟蹤傳感器技術(shù)。雖然鏡面上已經(jīng)涂上了一層保護(hù)涂料，但是日本鋼鐵工程控股公司JFE集團(tuán)認(rèn)為需要在研發(fā)一種自動(dòng)清潔鏡面的裝置，因?yàn)殓R面的光潔程度直接影響到反射太陽(yáng)光的效率，這樣可提高收集陽(yáng)光的能力。 圖中顯示了從地面太陽(yáng)能反射鏡面角度看接受塔的情景，橫濱太陽(yáng)能電站的聚光太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)正式使用這套太陽(yáng)能定向反射鏡，將陽(yáng)光集中照射于20米高的接受塔上。但是用于轉(zhuǎn)換光能的則是CSP接收器，太陽(yáng)能光電池與集光型太陽(yáng)熱能發(fā)電機(jī)，用以產(chǎn)生蒸汽。接下里的工作原理與火電廠的類(lèi)似，產(chǎn)生的高溫蒸汽推動(dòng)渦輪機(jī)，這種電力提供方式與其他熱核電站的工作原理也是相同的。該太陽(yáng)能電站在前期測(cè)試期間并沒(méi)有安裝昂貴的蒸汽渦輪機(jī)用于發(fā)電。 該系統(tǒng)在全面運(yùn)作之后，將適用于大型發(fā)電任務(wù)以及存儲(chǔ)熱量提供夜間發(fā)電的支持。太陽(yáng)能光電池與集光型太陽(yáng)熱能發(fā)電機(jī)僅支持陽(yáng)光直接照射鏡面，相對(duì)于家庭用電而言，日本鋼鐵工程控股公司JFE集團(tuán)的技術(shù)還可支持多種氣候條件的發(fā)電需求。該公司還整合了高塔型太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備與太陽(yáng)能光電池與集光型太陽(yáng)熱能發(fā)電機(jī)技術(shù)，更具成本效益與發(fā)電效率，并且能在夜間和陰雨天氣發(fā)電。
太陽(yáng)光能的轉(zhuǎn)化原理 集中式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)依靠聚器可產(chǎn)生450攝氏度，約為842華氏度的蒸汽。主要設(shè)備為安裝在平面鏡上方2米處的線(xiàn)型收集管。相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)意味著只需較低的成本，而且相比較于傳統(tǒng)拋物面槽式太陽(yáng)能反射鏡面，前者具有不受風(fēng)的干擾等優(yōu)點(diǎn)。在2011年，JEF集團(tuán)的工程師被許可使用德國(guó)太陽(yáng)能電力開(kāi)發(fā)集團(tuán)的技術(shù)，并獲得在東南亞獨(dú)家銷(xiāo)售權(quán)，即便這樣，這套系統(tǒng)在日本的裝機(jī)數(shù)量?jī)H限于少量太陽(yáng)能電站，而JFE集團(tuán)主要專(zhuān)注于銷(xiāo)售使用線(xiàn)性菲涅爾技術(shù)的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)。
全球變暖與尖端太陽(yáng)能電站建設(shè) 雖然該太陽(yáng)能發(fā)電效率比傳統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)效率高，但是日本缺乏大片土地，而且需要的安裝環(huán)境應(yīng)干燥、無(wú)云的天氣。日本在上個(gè)世紀(jì)70年代和80年代就進(jìn)行了全國(guó)性的太陽(yáng)能發(fā)電試驗(yàn)，但是未能取得突破性的研究成果，便停止了進(jìn)一步的研究。另一給原因便是日本國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能光電池與集光型太陽(yáng)熱能發(fā)電機(jī)技術(shù)缺乏商業(yè)利益，新的政策要求公用的政府事業(yè)機(jī)構(gòu)用電要從可再生能源中購(gòu)買(mǎi)，但其中并沒(méi)有將太陽(yáng)能發(fā)電納入規(guī)定。但是該計(jì)劃可與太陽(yáng)能投資商簽訂長(zhǎng)期的合同，并高于市場(chǎng)價(jià)格，這反映了太陽(yáng)能發(fā)電的成本較高。 在橫濱建設(shè)新型尖端太陽(yáng)能綜合設(shè)施之前，JFE集團(tuán)已經(jīng)開(kāi)始發(fā)展定向太陽(yáng)光反射鏡面技術(shù)，并且作為日本環(huán)境部應(yīng)對(duì)全球變暖2010規(guī)劃的一部分。但本次核危機(jī)的爆發(fā)使得新可再生能源的發(fā)展出現(xiàn)了緊迫性問(wèn)題，三鷹光器株式會(huì)社與日本應(yīng)用能源研究所的合作下，由JFE集團(tuán)于2011年8月完成了采用太陽(yáng)能光電池與集光型太陽(yáng)熱能發(fā)電機(jī)技術(shù)的高塔系統(tǒng)安裝。 但是太陽(yáng)能市場(chǎng)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，一度興起的日本太陽(yáng)能電池遭受到來(lái)自中國(guó)制造商低價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)，之后日本政府通過(guò)新的獎(jiǎng)勵(lì)措施推動(dòng)了該行業(yè)，并改變了能源格局。對(duì)JFE集團(tuán)而言，在太陽(yáng)能電站建設(shè)上的投入將超過(guò)日本電網(wǎng)恢復(fù)帶來(lái)的沖擊，公司已經(jīng)投入資金超過(guò)3.7億美元，以建設(shè)類(lèi)似橫濱這樣的尖端太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施，但在2015年完成目標(biāo)至少還需6.1億美元。
新型太陽(yáng)能發(fā)電適用于國(guó)土面積小的沿海國(guó)家 來(lái)源：騰訊科技 |
