——记“塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置”发明人何开浩

　　20世纪以来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。化石能源资源的有限性，以及它们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注。从资源、环境、社会发展的需求看，开发和利用新能源和可再生能源是必然的趋势。
 
　　在可再生能源中，太阳能无疑具有得天独厚的优势。但是将其商业化却是一个世界难题，原因是太阳能发电的成本太高，效率太低。
 
　　在现有的太阳能利用技术中，成本最低的太阳能利用方式应该是美国和以色列上世纪70年代开始研发的塔式太阳能热技术。它所用的材料只是玻璃平面镜，材料的成本极低，要超大规模利用太阳能是完全有条件的。但是30多年来，由于聚光瞄准技术一直没有解决，使得这么好的塔式太阳能热利用技术到现在还停留在科学研究阶段，一直没有很好利用而造福人类。
 
　　针对这一难题，何开浩进行了潜心的研究。终于冲破了塔式太阳能热发电系统规模化的瓶颈。
 
　　创新科技 冲破能源技术瓶颈
 
　　塔式太阳能热发电系统主要由聚光系统，吸、换热系统，储热系统和发电系统四部分组成，其中聚光系统包括反射镜、支撑结构、传动装置和跟踪控制系统。一个大型塔式太阳能发电站需要成千上万套定日镜，其成本要占发电站建设总成本的一半以上，而传动装置是定日镜中最关键也是成本最高的部件。定日镜和跟踪控制系统的效率及其成本很大程度上影响热电站的性价比，是构建太阳能热电站中需要着重考虑的因素。
 
　　定日镜的作用是收集太阳辐射能并将其会聚到集热器处，它由按一定方式排列的可绕双轴跟踪的定日镜组成，每个定日镜通过绕轴转动跟踪太阳并将辐射到其表面的太阳能反射到塔顶集热器，完成聚光的目的。塔式太阳能热发电系统采用光—热—电转化的工艺路线，即先将太阳能转化为热能，再将热能转化为电能。通过太阳能分级分段加热，先采用普通太阳能集热器使水低段加热，再由聚光式太阳能集热器加热至中温，再由跟踪聚光式太阳能高温加热器加热至高温。由高温蒸汽驱动汽轮发电机进行发电，实现高效热电转换。无论从聚光系统的效率、集热效率方面考虑，还是从整个电站的成本角度考虑，在塔式太阳能热电站建设中的核心技术问题，就是如何使定日镜精确地自动跟踪太阳转动，使辐射到其表面的太阳能量最大化。
 
　　针对上述技术问题，何开浩该项专利所采用的技术方案为：塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置，包括激光束发生器、取光投射机构和投射驱动机构。激光束发生器固定设置在围绕高塔的太阳能聚光器上，且位于太阳能聚光器的反射镜的转动中心，各个太阳能聚光器上的激光束发生器依次发出对准高塔太阳能灶的激光束。取光投射机构和投射驱动机构设置在激光束光路附近，取光投射机构由投射反射镜或折射镜组成，在激光束发生器发出激光束时，投射驱动机构驱动取光投射机构运动到激光束的光路上，通过取光投射机构将激光束反射或折射到检光屏上。
 
　　谈到该项专利，何开浩介绍说：“这个专利技术原理很简单，是根据数学中作辅助线来解几何题目的方法。其中的几何辅助线就是一条从各个定日镜中心射向聚光塔目标的激光束。有了这一条激光束作为辅助线，判断经定日镜反射后的太阳光是否对准目标就变得非常简单。虽然它原理非常简单，但它对人们以极低成本超大规模利用太阳能有非常重要的意义。”
 
　　辉煌成果 引领能源新格局
　
　　自从哥本哈根联合国气候会议召开后，如何降低碳排放成了人们普遍关心的话题。有没有一种方法，既能满足人类生活、生产对能源的需求，又能降低碳排放，保护人类赖以生存的地球呢？
 
　　有，当然有。那就是太阳能。
 
　　著名美国华裔科学家朱棣文博士在他的《太阳神计划》里说：“即使全用太阳能发电来满足全球能源需求，所需的面积也不过才占全部海洋面积2.3%或全部沙漠的51.4%，甚至才是撒哈拉沙漠面积的91.5%。”
 
　　太阳能的前景如此诱人，我国具有极高社会责任感的科学家，中科院何祚庥院士一直在大力宣传利用太阳能。
 
　　何开浩的专利——“塔式太阳能热发电系统的聚光瞄准装置”结构简单、易操作、成本极低。把每块定日镜做成窗户玻璃大小，像玻璃幕墙一样安装在建筑物的墙面和屋顶上也完全可以做得到。真正可以做得到把每一片太阳光都能收集起来为人类服务。