300塊閃亮的鏡片錯落有致地嵌在一個傾斜的八角盤上，它們組成的“等效凹面鏡”將陽光反射到同一點匯聚。在上海世博會中國館33米層的“低碳行動”展區(qū)，一口別致的“太陽能灶”吸引著好奇的目光。它的特別之處不單單在外形，稍作觀察，觀眾便能發(fā)覺其“魔力”――猶如一朵向日葵，它的盤面自東向西勻速轉(zhuǎn)動，每分每秒都在追逐太陽。

它的大名叫“模塊定日陣”。當(dāng)成百上千個這樣的“向日葵”排列成一個集熱、傳熱、儲熱矩陣，以超過300℃的高溫驅(qū)動傳統(tǒng)的熱電設(shè)備，一座全新意義的太陽能電廠即可全天候高效發(fā)電。因為始終對準(zhǔn)太陽，這套具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的太陽能光熱系統(tǒng)以很低的成本實現(xiàn)了全球最高的太陽能利用率――30%的光電轉(zhuǎn)化率是目前太陽能光伏電廠并網(wǎng)發(fā)電效率的3倍。

“破碎的碟子”跟著太陽走

當(dāng)越來越多的屋頂、墻面被太陽能電池板覆蓋，一種古老而簡單的太陽能利用方式――太陽能聚焦光熱技術(shù)，似已被人淡忘。就像在不少農(nóng)村使用過的太陽灶，只需用鏡子把太陽光反射聚焦于鍋底，產(chǎn)生的熱量足以燒水、煮飯。

向日葵“魔鏡”的設(shè)計靈感正是來自太陽灶，但它聰明，懂得如何最大限度地捕捉陽光。理論上說，效率最高的太陽能光熱系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是一只巨大的鏡面碟子，而“魔鏡”發(fā)明人、益科博能源科技（上海）有限公司董事長項曉東博士想，若要不浪費地利用陽光，鏡子必須學(xué)會“太陽走，我也走”。

讓幾十米甚至百米直徑的大碟子跟著太陽走，談何容易！“要知道，太陽行進并非是簡單的線性運動，緊跟它走，意味著要將碟子掄起來，像陀螺一樣旋轉(zhuǎn)。”項曉東說，20多年的研究證明，碟式系統(tǒng)的光熱轉(zhuǎn)化效率雖高，但風(fēng)阻大、占地多，不可行。

有沒有簡單易行的辦法？冥思苦想中，項曉東靈機一動：切碎碟子，讓碟子與碎片各轉(zhuǎn)各的，以兩個方向的獨立運動實現(xiàn)對太陽的“跟蹤”。于是，300塊邊長10厘米的正方形鏡片拼起了一只“破碎的碟子”。通過計算，他為每塊鏡片設(shè)計了互不相同的初始角度，巧妙地將平行反射的“平底盤”變成了聚光反射的“凹面碟”。

碟子的“蹣跚學(xué)步”從分解動作開始。“地球上某一點看到的太陽方向（即太陽位置），隨季節(jié)、時間和當(dāng)?shù)鼐暥鹊淖兓兓右矐?yīng)如此，因為只有這樣，才能時刻與太陽保持步調(diào)一致。”據(jù)此，項曉東為碟子和組成碟子的鏡片編排了不同的“走法”：碟子自東向西每小時轉(zhuǎn)動15度，以適應(yīng)太陽每天的東升西落；鏡片以行為單位，沿南北方向追隨太陽的季節(jié)運動，每天微調(diào)不超過0.1度；而碟子的托底，八角盤也有重任在肩，它與地面的傾角正好是當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥取?

30朵“向日葵”逐級加熱至300℃

自打2007年從硅谷回國創(chuàng)業(yè)，項曉東滿腦子想的都是如何提高太陽能光熱系統(tǒng)的效率。效仿太陽“走路”，盡量多地捕捉陽光，僅僅是第一步。當(dāng)“凹面碟”將陽光反射到鏡面上方的集熱器時，光旋即轉(zhuǎn)化成了熱。在實際應(yīng)用中，每個模塊收集的熱量必須通過管道輸送給熱電廠，途中的熱損失難以避免。

“理論上說，每個集熱器的輸出溫度越高越好，可隨之而來的問題是，溫度越高，傳輸中的熱損失越大。”為攻克這一矛盾，項曉東想出個絕招：將30朵“向日葵”串聯(lián)起來，用陽光逐級加熱，確保終端集熱器上的溫度超過300℃。“雖說前29朵‘向日葵’在集熱溫度上或多或少作出了‘犧牲’，但只要最后一朵保持高溫，發(fā)電設(shè)備所獲得的動力就不受影響。對整個集熱矩陣而言，這樣做的熱損失最小。”項曉東告訴記者，這套串聯(lián)矩陣的光熱轉(zhuǎn)化率高達70%以上，與公認(rèn)的理想模型――碟式系統(tǒng)相當(dāng)。同時，由于熱能轉(zhuǎn)化成電能的效率最高約為40%，因此，“模塊定日陣”的光電轉(zhuǎn)化率最高可達30%，這是目前世界上太陽能利用所能實現(xiàn)的最高效率。

盡管國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)“高燒”，但在項曉東看來，光熱比光伏可能更有發(fā)展前景。首先，光熱技術(shù)可有效利用現(xiàn)有熱電廠的全套裝備，無需再次投資。其次，儲熱的成本僅僅是儲電成本的1%-10%，這意味著光熱路線更容易解決太陽能電廠的并網(wǎng)難題。第三，光熱發(fā)電在熱電