出品：科普中國

作者：寒木釣萌（科普創(chuàng)作者）

監(jiān)制：中國科普博覽

如果一個人，他從未聽過，也從未見過塔式光熱電站，那么當其在高空看到荒漠里那上萬片鏡子和中間那座高塔時，他真有可能會發(fā)出這樣的感嘆：這是外星科技吧？

塔式光熱電站，全稱“塔式熔鹽光熱電站”，其視覺效果帶來的科技感就是這么強。

敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站

（圖片來源：中國政府網(wǎng)）

物美價廉壽命長

雖然科技感十足，但塔式光熱電站的原理卻十分簡單。總結起來就是，具有定日功能的大量平面鏡將陽光反射到塔的頂端，并在那里將熔鹽加熱到500攝氏度以上，之后通過高溫熔鹽發(fā)電。

這跟火力發(fā)電廠使用燃煤加熱水蒸氣，再通過水蒸氣發(fā)電是類似的。

新疆伊吾縣淖毛湖鎮(zhèn)，光熱發(fā)電站里的1.4萬余面定日鏡將集熱塔照得發(fā)亮

（圖片來源：中國政府網(wǎng)）

那么，如何擁有這樣一座高塔呢？從大的方面來說，需要的東西分別是：

太陽光，它相當于火力發(fā)電站中的煤。

鏡場，也就是鋪設平面鏡的地方。

帶有定日功能，并負責支撐反射鏡的金屬架、平面反射鏡、熔鹽、發(fā)電裝備包括汽輪機和發(fā)電機等。

鏡場

（圖片來源：中國政府網(wǎng)）

這一套設備可以稱得上是物美價廉。

太陽光于光熱電站來說，正如天然氣發(fā)電廠中的天然氣，火力發(fā)電廠中的煤。太陽光永遠免費，這是支撐所有光熱發(fā)電的最大前提條件。

鏡場的選址常常是在荒漠戈壁，這些地方的地價很低廉，有的地方甚至是免費提供。

反射鏡就是平面鏡，跟各家各戶使用的平面鏡在本質(zhì)上沒有區(qū)別。只不過，為了抗風沙，硬度上會有不同。為了最大效率反射太陽光，透過率也會有不同。然而，無論再怎么不同，其本質(zhì)還是一塊平面鏡而已。海量生產(chǎn)，加上各種技術和設計優(yōu)化后，其成本必然會下降。

反射鏡

（圖片來源：中國政府網(wǎng)）

熔鹽，目前常用的是60%的硝酸鈉和40%的硝酸鉀混合而成的熔鹽，它通常被稱為“太陽鹽”，但這只是一個暫時的稱呼。目前，各國都在加緊研究下一代更便宜且性能更強的熔鹽。例如，利用氯化鈉（家用食鹽）、氯化鎂、氯化鉀混合而成的熔融氯鹽，就是中國和其他國家研發(fā)的重點。

不管下一代熔鹽是什么，有兩點是可以確定的，其儲熱和導熱性能更強，同時成本會更低廉。

最難以降低成本的是發(fā)電裝備中的汽輪機和發(fā)電機，因為這兩種裝備已經(jīng)發(fā)展數(shù)十年了，技術早就成熟，能壓縮成本的地方早就壓縮殆盡。

除了汽輪機與發(fā)電機以外，實現(xiàn)定日跟蹤功能（即可以自由轉(zhuǎn)動的金屬支撐架）的裝備成本也不菲。這種裝備第一次設計時成本最高，但若技術定型，后續(xù)項目開始批量化生產(chǎn)時，其成本主要體現(xiàn)在材料上，所以其成本并不會降太多。

光熱電站的各種材料都很經(jīng)久耐用，比如說平面反射鏡的壽命，讀者們是可以想象出來的。還有一個是熔鹽，其壽命也很長，凡是不能支撐30年使用壽命的，它們都難以成為下一代熔鹽的備選。

可能有的讀者會反駁，塔式光熱電站目前的建設成本還比較高，跟其他的發(fā)電技術相比，怎么能稱之為物美價廉呢？

這其中很大一部分原因是，國內(nèi)很多項目還處于“示范”階段。

核電已經(jīng)在發(fā)展第四代，火力發(fā)電也走完好幾代了，而塔式光熱電站甚至連第一代都還沒有走完。以第一代的成本去對比其他已經(jīng)發(fā)展好幾代的行業(yè)，顯然不公平，塔式光熱電站的發(fā)展仍值得期待。

雙重屬性：儲能與環(huán)境改造兩不誤

由于塔式光熱電站使用熔鹽儲熱和導熱，所以其天生就自帶“儲能”功能。結果就是，其不但白天能發(fā)電，夜里也能發(fā)電。

自帶儲能功能，這是其有別于太陽能發(fā)電和風力發(fā)電最大的地方。

對于一塊戶外的平面鏡，當其上面覆蓋不少沙塵時，如果用普通抹布去擦拭的話，堅硬的沙子容易將玻璃刮花，不可取。

工作人員正在對定日鏡進行日常維護

（圖片來源：中國政府網(wǎng)）

較低成本的方式是使用吹風機吹氣，將鏡面上的沙塵吹掉，然而吹掉的沙塵又會漂浮到其他鏡面上。

所以，最高效的方式莫過于從上到下使用水沖洗。結果就是，原本不長草的荒漠戈壁在不時得到水的浸潤之后，必然會長出大量的草，草具備一定的水土保持作用，有了草就有了羊。

看到這里，聰明的你一定明白了，環(huán)境改造就是塔式光熱電站自帶的另一個屬性。

盡管現(xiàn)在看來，敦煌市100兆瓦塔式光熱電站的地面和周圍還是黃黃的一片土，但是五年后再來看時，它的周圍會不會變綠呢？

敦煌市100兆瓦塔式光熱電站周圍的黃土

（圖片來源：中國政府網(wǎng)）

我們期待這個回答是肯定的。若能疊加環(huán)境改造，這會讓塔式光熱電站走得更遠。

便于擴大規(guī)模

我們有理由相信，當塔式光熱電站繼續(xù)發(fā)展，其主要技術不斷迭代，比如低成本高性能的熔鹽，以及造價更低的反射鏡和支架，再疊加規(guī)模優(yōu)勢后，那么其發(fā)電成本將有望大幅降低。

而當這一天真的到來后，那么其大規(guī)模出現(xiàn)就是一種必然。

敦煌100兆瓦塔式光熱電站

（圖片來源：衛(wèi)星地圖截圖）

上圖是敦煌100兆瓦塔式光熱電站衛(wèi)星地圖截圖。問題來了，既然這個地方可以建，那么，其周邊可以嗎？

未來建造選址設想圖

（圖片來源：作者根據(jù)衛(wèi)星地圖截圖制作）

毫無疑問，當塔式光熱電站各項技術在未來得到更多迭代，成本大幅下降，且能穩(wěn)定獲得投資收益和環(huán)境改良收益時。不僅可以建，而且可以建的地方真是太多了。

結語

戈壁灘上閃閃發(fā)光的塔，既不是外星人不小心掉落在地球上的高科技，也不是人們種下的太陽。它是科學家們研發(fā)出的塔式光熱電站。

盡管塔式光熱電站還處于技術起步階段，但得益于它的巨大優(yōu)勢，相信在不久的將來，沙漠上會出現(xiàn)許多這樣的高塔，在儲能發(fā)電的同時為沙漠帶來層層綠意。

來源: 中國科普博覽

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