产业转型的口号在中国喊了几年,但是似乎一直未见什么成效。中国人口红利正在消退,但技术含量低、依托密集劳动力的传统产业却依然是主导。中国创新转型之路到底应该行向何处去?如何以最小的成本实现产业升级的大转身?益科博能源科技公司的太阳能光热产业模式,或许能够勾勒出一条中国产业从低端迈进高端的参考路线图。
益科博的“向日葵”
在上海张江园区益科博公司的一楼,展示了这样一件装置:在一个倾斜的八角盘上,错落地镶嵌着许多正方形的小镜子,镜面上方是一个八角形的集热器。这件设备就是益科博公司的核心技术—— “模块定日阵”聚焦光热系统(Modular Heliostat – Concentration Solar Power,简称“MH-CSP”系统),这是由中国“千人计划”创业人才、益科博公司董事长项晓东博士领衔研发的太阳能光热发电设备。媒体将“模块定日阵”称为“向日葵”,这种比喻恰如其分,因为这个设备和真正的向日葵一样,它的盘面能够追逐太阳而转动,实现“太阳走,我也走”,使得镜面与阳光最大程度的保持垂直,来获得更多的太阳能。
而在中国海南三亚南山创意产业园一片95亩的土地上,2100多个这样的向日葵已经落地开花,这个一兆瓦的光热发电示范项目,投资金额约4000万人民币,将于今年年底试运行。
“组合材料芯片”专利技术
事实上,2009年成立的益科博已经是项晓东参与的第三个创业项目。
1985年,31岁的项晓东离开科学院高能所赴美留学,1989年获得美国肯塔基大学物理学博士,在加州大学伯克利分校完成固体物理博士后研究后,在伯克利国家实验室任职研发新材料并发明了“组合材料芯片”专利技术。
组合材料芯片的原理就是在一个芯片上集成成千上万的功能材料,用来筛选其物理或化学功能。比如,“氮化镓”LED 本身发蓝光,如果要转化成日常照明用的白光,则需要配上特殊的功能材料,这种功能材料也称为荧光材料 。要想找到这种功能材料,必须通过实验来筛选发现。项晓东的专利可以把众多备选的功能材料设计到一个芯片上,一次性完成可能需要几年到几十年完成的筛选实验,大大加快了发现功能材料的实验速度。
1995年以项晓东的专利为核心的Symyx公司成立,成功为石油化工筛选多个关键催化剂,Symyx公司于1997年在美国纳斯达克上市。 2000年,项晓东离开伯克利国家实验室,成立了以筛选物理功能材料为主的Intemax公司,成功筛选了“氮化镓”LED照明器件所需的荧光材料。目前Intemax公司的产品已经被三星和飞利浦等大规模采用。
之所以离开国家实验室是因为应用科学研究出身的项晓东一直秉承着这样一个理念:如果技术不能在产业、市场上起到作用,而仅仅局限在实验室或科学领域,那就等于没有贡献任何东西,等于浪费钱。
放弃光伏 转战光热
2006年能源危机出现后,项晓东作为Intemax公司的CTO带头开创新领域、新市场。经过一年左右对各个能源领域、新技术的研究,项晓东认为太阳能是最有前途、最需要创新发展的行业。但由于当时的投资者比较犹豫,项晓东便退出了Intemax,自己成立了一个公司,专门研发太阳能技术。
最初的2年,项晓东一直在研究光伏领域新工艺,比如薄膜、聚焦光伏等,都是希望尽量少用硅片以减少对环境的污染。但随着对光伏瓶颈的认识,2008年,项晓东决定暂时放弃光伏领域。
“由于储电成本高,光伏和风电一样,有个致命的瓶颈,不具备能源可调度性,也就是上网困难的问题。”项晓东进一步解释称,“现存电网都是为煤这种传统能源建立的,煤可以随时烧随时发电。而风能、光伏发电不稳定、不可调度,现有的电力基础设施是不允许有不可调度的能源乱
冲的,它是个网络,没有容量,不能储存电能只能传输。光伏和风电短时间的抖动性、长时间的不可调度性,使其很难上网。目前全球有十几个TW的基础输电设施,这些基础设施重新建设的话,相当于200年来的工业革命要重新来过,所以不可能重新建设。”
储电难,但储热却容易得多,成本也很低。项博士说,美国早在30年前就认识到这个问题,有500科学家参与做的一个研究报告,认为具有低成本储能优势的光热技术是未来能源解决方案的关键。由于光热的可调度性,可帮助光伏、风电克服上网的困难,从而可实现大规模低碳能源对传统化石能源的替代。
“模块定日阵”太阳能聚焦集热器就是太阳能光热发电的核心设备,它的原理很简单:类似于太阳灶,利用镜面反射,聚焦太阳光并转化成热量。它的创新在于,与传统的塔式、槽式、碟式等太阳能热发电模式不同,采用了两维分立式反射聚光镜结构,实现了准二维太阳跟踪。定日阵的八角盘在一个转轴上,这个转轴跟地轴是平行的,东西方向,可以跟踪太阳,换句话说,这个轴与水平面的夹角是当地的纬度角;而所有镜子都在与该轴垂直的另外的多个轴上,通过联动机制,用一个马达控制,沿南北方向追随太阳的季节运动,每天做不超过0.1度的微调。这朵向日葵的另一个特点在于,将大的抛物面打碎,以小镜子构成的模块转动,这样不但转动更容易、耗能少、占地面积小,镜子之间的缝隙让风可以顺利通过,风阻也降低了,不像碟式发电那样是陀螺形的旋转,耗能很大、风阻大,而且每个“碟”之间的间隔很大。据项博士介绍,定日阵已经实现高于60%的太阳能到热能的转换效率。
最理想的合作伙伴
“模块定日阵”技术在2010年2月获得了包括7位院士在内的11人评估专家组的高度科学评价,在专家意见中,建议有关方面将公司的太阳能热发电技术纳入国家能源发展战略总体安排。但知易行难,科学的认证不代表现实中能立即运行,随着这朵“向日葵”在三亚的成功落地开花,证明了定日阵太阳能热发电的可行性和先进性,引起了潜在合作伙伴们的高度关注。
“很多大型电力公司和能源设备制造集团都与我们开展了业务洽谈。”项晓东说。4月18日,益科博及其从事储能技术开发的关联公司蓝瑚能源科技与中广核集团太阳能开发有限公司签署了战略合作框架协议。中广核是由中国国资委监管的特大型清洁能源企业。“中广核是我们最理想的合作伙伴之一。”项晓东认为能与中广核合作是“有幸”的,因为核电是百分百的清洁能源,而且中广核是中国实力雄厚的发电集团 。
根据协议,与中广核合作的目标是要做太阳能热发电商业电厂。目前国内适宜发展太阳能热发电技术的地区为太阳能资源最为丰富的地区,例如西藏。“西藏的开发,最需要清洁能源,光把电线拉到那还不能解决热的问题 。做光热是最好的,又能供热又能发电。”项晓东介绍。事实上,“模块定日阵”聚焦光热系统是太阳能热发电及综合利用技术,除了发电外,剩下来的热可以应用在工业供热、空调、海水淡化等不同领域,而这些热的利用又可以进一步等效降低原本的电价。此前,业界普遍认为太阳能光热发电的电价约为1.8元/千瓦时,但据益科博测算,50兆瓦规模的商业电厂的发电成本约0.7元/千瓦时,未来还有下降的空间。但涉及到具体的电厂选址,项晓东说“要尊重合作伙伴的决策。”
在具体的合作分工上,中广核作为投资者、技术集成及运营者,益科博提供核心技术、产品、服务。项晓东对此也很满意:“建设大型电厂,我们实力薄弱,需和大企业合作。在美国之所以新能源受到阻碍,是由于经济危机,银行放贷困难,而中国的银行实力雄厚 。大企业贷款能力强,而且大企业对大项目有丰富经验 ,可加速益科博技术市场化步伐。”
珍惜“千人计划”称号
对于2009年获得的第二届“千人计划”创业人才的称号,项晓东非常珍惜,也倍感责任。 国家不仅给于了“千人计划”专家个人生活待遇奖励,也对所在创业企业给于大力支持 。
值得一提的是,2011年6月刚刚去世的江上舟博士是益科博能够发展到今天的关键人物。江上舟是中国改革开放后第一批海归,海南建省初期最早的一批闯海人,曾担任三亚市副市长,他也是上海芯片产业的奠基人、中国城市建设的先驱者、中国大飞机项目的启动者之一。他一生的事业都是为了能够推动中国的发展,民族之进步。
江上舟博士曾在了解了益科博的成果后表示:“你们要是能把能源的问题解决了,那比发原子弹还重要。”项