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雖然光熱發(fa)電在全(quan)(quan)球范圍內已(yi)發(fa)展逾40年(nian)，但對該(gai)領域以(yi)外的(de)大(da)眾而言，這仍只是一個陌生(sheng)的(de)名詞。事實上，包括中國在內，全(quan)(quan)世界目前有幾十個光熱發(fa)電的(de)商業(ye)化(hua)電站(zhan)已(yi)投入運行。

電(dian)(dian)力規(gui)劃設計總院副(fu)主任工程(cheng)師鄭韞哲于近日對(dui)記者(zhe)表示，塔(ta)式光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)機組(zu)將(jiang)成為光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)技(ji)術的(de)主流，高參(can)數、大容(rong)量與連續發(fa)(fa)電(dian)(dian)是光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)的(de)發(fa)(fa)展方向。隨(sui)著光(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)的(de)規(gui)模化發(fa)(fa)展以(yi)及成本的(de)下降(jiang)，未來它將(jiang)成為替代(dai)常規(gui)化石能源(yuan)的(de)重(zhong)要(yao)清潔電(dian)(dian)能。

發展迅速的光熱發電

光熱(re)發(fa)電(dian)原理(li)為先利(li)用反射鏡，將(jiang)太陽的(de)(de)直接輻射能(neng)(neng)聚集在吸熱(re)器(qi)上，加(jia)熱(re)吸熱(re)器(qi)中(zhong)的(de)(de)吸熱(re)介質(zhi)后將(jiang)光能(neng)(neng)轉(zhuan)化成(cheng)熱(re)能(neng)(neng)；再利(li)用吸熱(re)介質(zhi)的(de)(de)熱(re)能(neng)(neng)，通過蒸汽發(fa)生系統產生高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)蒸汽，之后利(li)用高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)蒸汽通過汽輪(lun)發(fa)電(dian)機(ji)組，實(shi)現(xian)熱(re)能(neng)(neng)到機(ji)械能(neng)(neng)再到電(dian)能(neng)(neng)的(de)(de)轉(zhuan)換。

鄭韞哲指(zhi)出，光(guang)熱發電(dian)(dian)(dian)中后(hou)段部分的(de)過(guo)程與燃煤(mei)發電(dian)(dian)(dian)基本相(xiang)(xiang)似(si)。“但光(guang)熱發電(dian)(dian)(dian)配備了(le)一(yi)個(ge)典型的(de)儲(chu)熱系統(tong)(tong)，可以(yi)(yi)在白天吸收多(duo)余的(de)太陽能(neng)資源(yuan)，到了(le)晚上(shang)再發電(dian)(dian)(dian)。這樣保(bao)證太陽能(neng)熱發電(dian)(dian)(dian)項目(mu)能(neng)夠實現連續(xu)全天24小(xiao)時(shi)的(de)發電(dian)(dian)(dian)。整個(ge)太陽能(neng)發電(dian)(dian)(dian)系統(tong)(tong)相(xiang)(xiang)對(dui)于(yu)燃煤(mei)電(dian)(dian)(dian)站來說更加復(fu)雜，它的(de)復(fu)雜點在于(yu)各個(ge)系統(tong)(tong)之間的(de)集成以(yi)(yi)及控制。”

根據光(guang)熱發(fa)電技術按(an)照聚(ju)光(guang)集熱方式的不同，分為槽式、塔式、線性菲(fei)涅爾式與碟式。

槽式和塔(ta)式是光熱(re)發電(dian)采(cai)用的(de)兩種主流發電(dian)形式。在(zai)已(yi)投運的(de)光熱(re)發電(dian)機組(zu)中，槽式機組(zu)占(zhan)60%~70%的(de)比例(li)，而(er)在(zai)建(jian)光熱(re)發電(dian)機組(zu)中塔(ta)式光熱(re)發電(dian)機組(zu)則占(zhan)據比較高的(de)比例(li)。

“這也說(shuo)(shuo)明，未(wei)來塔式光熱(re)發電(dian)機組(zu)可(ke)能成為光熱(re)發電(dian)技術的主流(liu)。”鄭(zheng)韞(yun)哲說(shuo)(shuo)。

目前(qian)，全(quan)球(qiu)光(guang)熱發電(dian)機組建成(cheng)最多的兩個(ge)國(guo)家(jia)分別(bie)為西班(ban)牙和美國(guo)，同(tong)時摩洛哥、南非、印(yin)度(du)、中國(guo)等國(guo)發展也很(hen)迅速——這與(yu)上述(shu)國(guo)家(jia)光(guang)熱資源條件較好有著直接關聯。

光熱發電可擔當電力系統主力

研究顯示，與燃煤機(ji)組(zu)相(xiang)比，光熱發(fa)電機(ji)組(zu)具有更好(hao)的調節(jie)性能(neng)。它(ta)的負(fu)荷條(tiao)件范圍更寬，最小的負(fu)荷可(ke)以達(da)到20%，蒸汽(qi)發(fa)熱系統升溫(wen)速率最高(gao)可(ke)達(da)到每(mei)分(fen)鐘(zhong)10度，大(da)大(da)縮短了汽(qi)輪(lun)機(ji)啟動時間(jian)，在冷(leng)態(tai)情況下可(ke)以達(da)到60分(fen)鐘(zhong)，熱態(tai)情況下20分(fen)鐘(zhong)便能(neng)啟動。

以(yi)西(xi)班牙Gemasolar電廠(chang)19.9兆瓦機組（儲熱15小時(shi)）為例。該電廠(chang)無論是全天(tian)24小時(shi)亦或一周7天(tian)里，出力(li)均相當穩定。

鄭韞哲(zhe)分析道(dao)：“光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)為什(shen)么(me)能產生(sheng)連續穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)出(chu)力(li)曲線(xian)？這多虧(kui)了它的(de)(de)(de)(de)儲熱(re)系統(tong)。光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)通過配置儲熱(re)系統(tong)，能夠保持穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)力(li)輸出(chu)，并不受光照強(qiang)度變化的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。如果儲熱(re)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)容量足夠大(da)，機組(zu)可實現(xian)24小時(shi)(shi)連續發(fa)電(dian)(dian)。同時(shi)(shi)，可以(yi)根據電(dian)(dian)網用電(dian)(dian)負(fu)荷的(de)(de)(de)(de)需(xu)要，快速地調節汽輪發(fa)電(dian)(dian)機組(zu)的(de)(de)(de)(de)出(chu)力(li)，即(ji)參與電(dian)(dian)網一(yi)次調頻(pin)和(he)二(er)次調頻(pin)。另(ling)外，光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)機組(zu)比燃(ran)煤機組(zu)的(de)(de)(de)(de)啟(qi)停時(shi)(shi)間(jian)短、最低(di)運(yun)行負(fu)荷低(di)，具有更好的(de)(de)(de)(de)調峰性能。”

他認為(wei)，在電力(li)系(xi)統中(zhong)，光(guang)熱(re)發電機組可(ke)以作為(wei)主力(li)機組承擔(dan)基本負(fu)荷(he)，以及作為(wei)電力(li)系(xi)統中(zhong)的調(diao)峰(feng)機組承擔(dan)高(gao)峰(feng)負(fu)荷(he)。而且裝設(she)光(guang)熱(re)發電機組的電力(li)系(xi)統，還可(ke)以提高(gao)系(xi)統接納風電或光(guang)伏發電的比重。

數據顯示(shi)，2018年全球光熱發電(dian)建成裝(zhuang)機(ji)容量新增(zeng)936兆瓦，總裝(zhuang)機(ji)在2017年5133兆瓦的基礎上增(zeng)至約6069兆瓦，增(zeng)幅為(wei)18.23%。

其中(zhong)，中(zhong)國光(guang)熱發電市場新(xin)增(zeng)裝機215兆瓦，占全球總新(xin)增(zeng)裝機量的(de)23%。換(huan)言(yan)之，中(zhong)國對全球光(guang)熱發電的(de)貢獻非常巨大。

他介紹(shao)道，裝機200兆瓦(wa)的摩洛哥NoorII光熱電站(zhan)，是目前世(shi)界上(shang)槽(cao)式單機容量最的大商業化(hua)光熱發電項目，于2018年(nian)1月10日(ri)首次并網(wang)成功(gong)。

NoorII電站裝(zhuang)機200兆瓦，采用SenerTrough2大(da)開口(kou)槽式集熱(re)器，建設425個集熱(re)回路，熔鹽儲熱(re)時(shi)長7小時(shi)。

目(mu)前，全(quan)球正在實施的(de)(de)最大光(guang)熱(re)(re)發電項目(mu)為阿(a)聯酋迪拜MohammedbinRashidAlMaktoum太陽能園區(qu)第四期(qi)的(de)(de)700兆瓦(wa)光(guang)熱(re)(re)發電項目(mu)。該項目(mu)由(you)3個裝(zhuang)機200兆瓦(wa)的(de)(de)槽(cao)式電站，以及1個裝(zhuang)機100兆瓦(wa)的(de)(de)塔式電站組成(cheng)。2018年(nian)3月(yue)19日該項目(mu)舉行(xing)了(le)動工(gong)儀式，4月(yue)13日在上(shang)海舉行(xing)了(le)總包合(he)同簽(qian)約儀式，5月(yue)17日國(guo)家(jia)發改委通過絲路基金關于投(tou)資(zi)迪拜光(guang)熱(re)(re)電站項目(mu)的(de)(de)備案(an)。

沙特ACWA電力公司和上海電氣集團組成(cheng)的聯合體將(jiang)共同建(jian)(jian)設該(gai)項目。預(yu)計(ji)(ji)電價為7.3美(mei)分每千瓦(wa)時，PPA執行年(nian)限高達35年(nian)，項目的第(di)一階段預(yu)計(ji)(ji)將(jiang)于2020年(nian)建(jian)(jian)成(cheng)。中(zhong)(zhong)國能建(jian)(jian)華東院(yuan)在發電導設計(ji)(ji)中(zhong)(zhong)參與(yu)了工作(zuo)。

國家政策推動光熱發電發展

2016年(nian)9月14日，能(neng)(neng)源(yuan)局發(fa)布《國家能(neng)(neng)源(yuan)局關(guan)于建設太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)熱發(fa)電(dian)示范項(xiang)目的通知》（國能(neng)(neng)新能(neng)(neng)[2016]223號），確定第一批(pi)太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)熱發(fa)電(dian)示范項(xiang)目名單及電(dian)價(jia)。

2016年(nian)12月，國家能源(yuan)局發(fa)(fa)布《電力發(fa)(fa)展“十(shi)三五(wu)”規劃（2016~2020年(nian)）》，提出到2020年(nian)底，要實現太陽能熱發(fa)(fa)電總(zong)裝機容量(liang)達到500萬千瓦。

2018年5月22日，國家能源局(ju)下(xia)發《關于推(tui)進太陽能熱發電示(shi)范項(xiang)(xiang)(xiang)目(mu)(mu)建(jian)設有關事項(xiang)(xiang)(xiang)的通知》，重點明確要建(jian)立電價退坡機(ji)制(zhi)、建(jian)設內容調整機(ji)制(zhi)、項(xiang)(xiang)(xiang)目(mu)(mu)退出(chu)機(ji)制(zhi)和失信懲戒等制(zhi)度，確保發揮首批項(xiang)(xiang)(xiang)目(mu)(mu)的行業(ye)示(shi)范引領作用。

目(mu)前(qian)，我(wo)國投運的光熱(re)發電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)包括(kuo)八達嶺1兆(zhao)瓦(wa)塔(ta)式(shi)試驗電(dian)(dian)(dian)站(zhan)、中(zhong)廣核德(de)令哈50兆(zhao)瓦(wa)槽(cao)式(shi)商業(ye)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)、首航(hang)節(jie)能(neng)敦煌100兆(zhao)瓦(wa)塔(ta)式(shi)商業(ye)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)、中(zhong)控青(qing)海(hai)德(de)令哈50兆(zhao)瓦(wa)塔(ta)式(shi)商業(ye)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)、天(tian)津濱海(hai)甘(gan)肅熔(rong)鹽槽(cao)式(shi)發電(dian)(dian)(dian)項(xiang)目(mu)、常(chang)州龍騰烏拉(la)特導熱(re)油槽(cao)式(shi)集熱(re)回(hui)路及鹽城300kWt二次反射示范項(xiang)目(mu)。

在(zai)目前中(zhong)(zhong)國20個光熱發電(dian)的示范項目中(zhong)(zhong)，共有7個槽(cao)式電(dian)站(zhan)、9個塔式電(dian)站(zhan)以及4個線性(xing)菲涅爾電(dian)站(zhan)。

鄭(zheng)韞哲認為，提及光熱發電(dian)時(shi)不能忽(hu)略(lve)其另外一(yi)個重要(yao)功能，即(ji)目前已經(jing)實施(shi)的、包(bao)含(han)光熱發電(dian)在(zai)內(nei)的多能互補項目。

如在青海海西州的(de)(de)魯能多(duo)能互補電(dian)(dian)(dian)站項目(mu)(mu)。在該項目(mu)(mu)中，魯能打算(suan)建設50兆瓦的(de)(de)光(guang)熱發電(dian)(dian)(dian)項目(mu)(mu)，并通過配備(bei)可以(yi)產生(sheng)連續穩定電(dian)(dian)(dian)力輸出的(de)(de)光(guang)熱發電(dian)(dian)(dian)機(ji)組。該項目(mu)(mu)可大大提高電(dian)(dian)(dian)網對于光(guang)伏、風(feng)電(dian)(dian)(dian)等可再生(sheng)能源(yuan)的(de)(de)消納接(jie)受的(de)(de)能力。

光熱發電未來將占據高比例

關于光熱發電在(zai)我(wo)國(guo)的(de)發展前景，鄭(zheng)韞(yun)哲(zhe)指出(chu)，2018年全國(guo)一(yi)(yi)次(ci)能(neng)源(yuan)消費總(zong)量為46.4億噸標煤(mei)，非化石(shi)能(neng)源(yuan)占(zhan)比14.3%。到(dao)2020年，非化石(shi)能(neng)源(yuan)在(zai)一(yi)(yi)次(ci)能(neng)源(yuan)消費中(zhong)的(de)比重計劃達到(dao)15%，2030年計劃達到(dao)20%、2050年達到(dao)50%。

而且，我國在《能(neng)源生(sheng)產和消費革命戰略(lve)（2016~2030）》中提(ti)到，非化石能(neng)源發(fa)(fa)電量(liang)在2030年(nian)占到全部發(fa)(fa)電量(liang)的(de)50%、所對應的(de)發(fa)(fa)電裝機(ji)占總量(liang)的(de)55%。鄭韞(yun)哲(zhe)說：“這其中，光熱發(fa)(fa)電會(hui)占據相當高的(de)比例”。

法向直射太陽輻射（DNI）值是當前(qian)光熱(re)發電(dian)(dian)技術方案選擇(ze)及經濟評價的重要(yao)依據。國際(ji)上(shang)(shang)光熱(re)發電(dian)(dian)廠址的DNI通(tong)常在1800kWh/m2a以(yi)上(shang)(shang)，我國首批示范項目(mu)申報時要(yao)求(qiu)1600kWh/m2a以(yi)上(shang)(shang)，建(jian)議(yi)在1700kWh/m2a以(yi)上(shang)(shang)。

鄭(zheng)韞哲預(yu)計：“據初步估算，中(zhong)國(guo)擁(yong)有可利用的(de)年DNI＞1700kWh/m2的(de)土地(di)約94萬km2，分布(bu)于西北的(de)新疆、甘肅、內蒙古(gu)、青海(hai)以及西藏等地(di)區。”

以10萬平方公里面積計算為(wei)(wei)例，其(qi)年發(fa)電量為(wei)(wei)54000×108kWh。按配置儲熱系統機組的利用小時數為(wei)(wei)3500計算，10萬平方公里土(tu)地可裝機容量約為(wei)(wei)15億千瓦。

“這(zhe)已是一個相當巨大的數字。”鄭(zheng)韞哲說。

他指(zhi)出，全國(guo)很(hen)(hen)多(duo)地(di)區尤其西(xi)北部的(de)地(di)方政(zheng)府非常重視發展光熱發電，并紛紛制訂了(le)很(hen)(hen)多(duo)建設基地(di)的(de)規(gui)劃，“電力規(gui)劃設計總(zong)院也(ye)曾(ceng)經(jing)參與評審(shen)過一些光熱發電基地(di)的(de)規(gui)劃，比如甘肅玉(yu)門花海百萬千瓦(wa)級光熱發電基地(di)規(gui)劃、內蒙古阿拉善盟左旗光熱發電示范基地(di)規(gui)劃、青(qing)海省光熱發電開發規(gui)劃等”。

高參數、大容量與連續發電是發展方向

隨(sui)著(zhu)中國光熱(re)發電示范項目的建設，也(ye)陸續帶(dai)動了一批后續項目的前期工作(zuo)的開展。

鄭韞哲介紹道，去年5月18日，電(dian)力規劃(hua)設(she)計總院發(fa)布了《中國電(dian)力發(fa)展報告2017》，以塔式光熱(re)發(fa)電(dian)機(ji)組、12小時儲熱(re)時間為例，分析出電(dian)價的各項成(cheng)本構成(cheng)。

如(ru)電價構成中占比(bi)較大的項(xiang)目(mu)有初始(shi)投資、財務費(fei)用、修理費(fei)、銷(xiao)售稅金及附加和所得稅；主要影響因(yin)素(su)包括初始(shi)投資、系統效率，年法(fa)向直接(jie)輻射(she)照度（DNI）、儲熱時長、融資成本、稅收政策等(deng)。

“預計到2020年，光熱發電(dian)的(de)工程(cheng)造價會從(cong)現在的(de)每千瓦2.5~3萬元降(jiang)(jiang)低(di)到2.1萬左右，電(dian)價降(jiang)(jiang)低(di)至(zhi)0.87元每度電(dian)。之(zhi)所以有(you)這么樂觀的(de)估計，是基(ji)于中國風電(dian)和(he)光伏新能源已有(you)的(de)發展經驗，光熱發電(dian)成(cheng)本(ben)下(xia)降(jiang)(jiang)的(de)速度一定要比(bi)國外更(geng)快。”鄭(zheng)韞哲說(shuo)。

高(gao)(gao)(gao)參數(shu)、大容量、連(lian)續發(fa)(fa)(fa)電是光熱(re)發(fa)(fa)(fa)電未來的發(fa)(fa)(fa)展(zhan)趨勢(shi)。鄭韞哲認(ren)為，高(gao)(gao)(gao)參數(shu)即(ji)為聚(ju)光比高(gao)(gao)(gao)、運行溫度(du)高(gao)(gao)(gao)和熱(re)電轉換效率高(gao)(gao)(gao)。“為此(ci)，必須(xu)在(zai)高(gao)(gao)(gao)反射率高(gao)(gao)(gao)精(jing)度(du)反射鏡、高(gao)(gao)(gao)精(jing)密(mi)度(du)跟蹤(zong)控制(zhi)系統、高(gao)(gao)(gao)熱(re)流密(mi)度(du)下的傳熱(re)、光熱(re)電轉換等核心技術和關(guan)鍵設備的研(yan)制(zhi)中，加大研(yan)發(fa)(fa)(fa)力度(du)。”

大容量則主要指(zhi)發(fa)電規模大，要形成(cheng)(cheng)吉瓦級的發(fa)電能(neng)力(li)(li)，主要需降低(di)投資成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)和單位發(fa)電成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)，逐步具備與火力(li)(li)發(fa)電成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)相當的競爭(zheng)能(neng)力(li)(li)。

“連續發(fa)電(dian)(dian)則(ze)主(zhu)要(yao)(yao)是提高儲熱(re)效(xiao)能(neng)(neng)。我(wo)相信隨著光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)的規模化(hua)發(fa)展(zhan)以(yi)及成本的下降，未(wei)來它一定會(hui)成為替代常規化(hua)石能(neng)(neng)源的重要(yao)(yao)清潔(jie)電(dian)(dian)能(neng)(neng)。”鄭(zheng)韞哲(zhe)總結道。