彭興波

【摘 要】論文簡(jiǎn)述了太陽(yáng)能光熱發(fā)電系統(tǒng)情況，分析該體系的優(yōu)勢(shì)及當(dāng)前遇到的發(fā)展瓶頸，比較其與光伏發(fā)電的差異點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際需求，探討在園區(qū)推進(jìn)該項(xiàng)目的可行性。采用太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)，避免了昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝，降低太陽(yáng)能發(fā)電的成本。這種形式的太陽(yáng)能利用還有一個(gè)較大的優(yōu)勢(shì)，即太陽(yáng)能所燒熱的水可以?xún)?chǔ)存在巨大的容器中，在太陽(yáng)落山后幾個(gè)小時(shí)仍然能夠帶動(dòng)汽輪發(fā)電。

【Abstract】 The paper briefly introduces the situation of solar photothermal power generation system， analyzes the advantages of the system and the development bottleneck encountered at present， compares the differences between solar photothermal power generation and photovoltaic power generation. And combined with the actual local needs， the paper explores the feasibility of advancing the project in the park. The technology of solar thermal power generation avoids the expensive technology of photoelectric conversion of silicon crystal and reduces the cost of solar power generation. Another advantage of this form of solar energy utilization is that the water burned by the solar energy can be stored in huge containers ， and can still drive the turbine to generate power in a few hours after sunset.

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能；光熱發(fā)電；發(fā)展前景；存在問(wèn)題

【Keywords】 solar energy； photothermal power generation； development prospect； existing problems

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM615 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）06-0181-02

1 太陽(yáng)能光熱發(fā)電現(xiàn)況

聚光型太陽(yáng)能發(fā)電是利用聚光器將太陽(yáng)光匯聚起來(lái)，生成高密度的能量，期間，利用工作流體將之轉(zhuǎn)化成熱能蒸汽，再以渦輪增壓機(jī)等轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，最終實(shí)現(xiàn)電力輸出。光熱發(fā)電的有利之處在于電力輸出穩(wěn)定，既可以用作基礎(chǔ)電力、亦可以作為調(diào)峰；另外，其儲(chǔ)能（儲(chǔ)熱）配置技術(shù)業(yè)已成熟，完全可滿(mǎn)足夜間持續(xù)發(fā)電需求。

通過(guò)利用太陽(yáng)能，有助于保護(hù)環(huán)境，節(jié)約化石能源。然而，曾被專(zhuān)家學(xué)者大力推崇的光熱發(fā)電，相比較而言卻不夠紅火。淺析原因如下：

1.1 技術(shù)突破存在瓶頸，升級(jí)較為緩慢

光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景可期，然而技術(shù)方面卻沒(méi)有突破性的升級(jí)。縱觀世界范圍，發(fā)達(dá)國(guó)家的光熱發(fā)電領(lǐng)域時(shí)常出現(xiàn)技術(shù)上的階段性突破，從而得以提高發(fā)電質(zhì)量。而國(guó)內(nèi)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要仍依靠規(guī)?；牡投诉\(yùn)作。

槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，是目前最為成熟，也廣泛應(yīng)用于商業(yè)化的太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)，其整體裝置所需的構(gòu)件較為簡(jiǎn)潔，聚光器部件加工簡(jiǎn)單成本不高，易形成批量生產(chǎn)。光熱雖屬于新能源范疇，但其參照標(biāo)尺并非光伏及風(fēng)電，而是傳統(tǒng)燃煤電站。其自身儲(chǔ)能屬性決定了光熱發(fā)電（這里僅泛指自帶儲(chǔ)能的電站，斯特林碟式不做分析）可以平穩(wěn)輸出。因而，風(fēng)電光伏范疇內(nèi)的優(yōu)勢(shì)，如棄風(fēng)棄光，并不適用于光熱發(fā)電。無(wú)論塔式還是槽式，工藝相對(duì)復(fù)雜，目前能掌握此核心技術(shù)的在國(guó)際上也不為多見(jiàn)。

相較來(lái)說(shuō)，光伏只有光伏組件+逆變器兩種必要器件，光熱按技術(shù)流派要么是集熱器+熱交換器+汽輪機(jī)+加發(fā)電機(jī)，要么是集熱器+斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)+發(fā)電機(jī)。顯然不如光伏簡(jiǎn)潔，各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化需要多個(gè)相關(guān)行業(yè)完成大量的匹配工作。

1.2 行業(yè)門(mén)檻相對(duì)略高，專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)不足

我國(guó)的光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步比較晚，但是在建設(shè)和規(guī)劃的光熱發(fā)電裝機(jī)容量早已位居于世界前列。我們的技術(shù)還不成熟，依然缺乏經(jīng)驗(yàn)，尤其是大規(guī)模設(shè)計(jì)作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)都需要后期的操作去累積。我國(guó)的太陽(yáng)能資源豐富，主要是我國(guó)西部以及山西北部以上地區(qū)，近年來(lái)，太陽(yáng)能的推廣在我國(guó)境內(nèi)開(kāi)始大規(guī)模的發(fā)展。缺乏經(jīng)驗(yàn)的我們更多的還是盤(pán)踞于我國(guó)西部，其他的項(xiàng)目不足1MW，這樣的“大規(guī)?！本褪侨狈?jīng)驗(yàn)的表現(xiàn)。

1.3 DNI相較海外光熱市場(chǎng)偏低

從最基本的光資源角度看，根據(jù)國(guó)外文獻(xiàn)資料，定義DNI值在1800kWh/m2/yr以上的地區(qū)適宜建設(shè)太陽(yáng)能熱發(fā)電站，1600kWh/m2/yr～1800kWh/m2/yr的地區(qū)可以建設(shè)太陽(yáng)能熱發(fā)電站。據(jù)CSPPLAZA《從DNI角度看二批光熱示范項(xiàng)目可能集中在哪些區(qū)域？》一文，中國(guó)目前正在開(kāi)展示范項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的大部分地區(qū)的DNI值在1800kWh/m2/yr左右，多風(fēng)沙、揚(yáng)塵、冬季氣溫極低，晝夜溫差較大，同等發(fā)電量，需要投資更高，從而提高了發(fā)電成本。與此同時(shí)，這樣的建設(shè)環(huán)境對(duì)電站建設(shè)和運(yùn)維要求也更高。涉及高溫熔融材料，除斯特林式外，在人口密集區(qū)域建設(shè)目前較為困難，而國(guó)內(nèi)適合建設(shè)的區(qū)域大多已經(jīng)棄風(fēng)棄光很?chē)?yán)重了。

1.4 市場(chǎng)尚不成熟，運(yùn)作過(guò)程較為煩瑣緩慢

成熟的市場(chǎng)標(biāo)志著一個(gè)產(chǎn)業(yè)的成熟，而目前太陽(yáng)能光熱發(fā)電項(xiàng)目尚不具備完整的系統(tǒng)和成熟的市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)當(dāng)下光熱發(fā)電應(yīng)用的范圍仍較為狹窄，多處于探索嘗試階段。

我國(guó)光熱首批示范項(xiàng)目1.35GW中部分項(xiàng)目預(yù)計(jì)2018年建設(shè)完畢，第二批有望在2018年上半年推出。首批示范項(xiàng)目推進(jìn)速度略緩慢于預(yù)期，遇到的困難主要為項(xiàng)目前期土地等手續(xù)辦理周期較長(zhǎng)、融資緩慢、部分技術(shù)工作成熟度不夠等。

國(guó)家的首批示范電站的電價(jià)是1.15元/度，這個(gè)價(jià)格，也使得不少謹(jǐn)慎的投資者略有退縮，同時(shí)更淘汰掉一批渾水摸魚(yú)的投資者，而當(dāng)前，首批項(xiàng)目的關(guān)鍵點(diǎn)在于融資環(huán)節(jié)。未來(lái)1-2年，如果首批開(kāi)工的幾個(gè)電站能順利發(fā)電并平穩(wěn)運(yùn)行，大范圍上馬光熱電站將順勢(shì)而為。

1.5 相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才儲(chǔ)備不足

光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的繁榮是我們可以預(yù)見(jiàn)的發(fā)展趨勢(shì)。光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)大規(guī)模的推行需要大量的相關(guān)人才。我國(guó)境內(nèi)目前所擁有的人才還無(wú)法支持我國(guó)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要培養(yǎng)和引進(jìn)更多的人才。和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在工藝技術(shù)及理論研究方面長(zhǎng)達(dá)50多年的積累相比，我國(guó)太陽(yáng)能光熱發(fā)電正處于發(fā)展初期，技術(shù)成熟度不夠，人才培養(yǎng)體系不完整，從師資力量到從業(yè)人員儲(chǔ)備都不足。

2 多舉措加快太陽(yáng)能光熱技術(shù)的發(fā)展

2.1 加強(qiáng)研發(fā)投入，掌握光熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)

參與國(guó)際學(xué)術(shù)研討、技術(shù)交流，學(xué)習(xí)技術(shù)領(lǐng)先國(guó)家如美國(guó)、西班牙等在大規(guī)模光熱電站運(yùn)維方面的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展商業(yè)化運(yùn)作，集中力量提高開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、施工運(yùn)維等方面的能力。目前，以國(guó)際研發(fā)熱門(mén)技術(shù)而言，主要集中于控制系統(tǒng)、涂層、輻射吸收材料、聚光鏡、熱循環(huán)等方面，關(guān)鍵設(shè)備檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，對(duì)集熱管熱學(xué)測(cè)試、聚光鏡光學(xué)性能測(cè)試等將有利于適應(yīng)科研及市場(chǎng)需求。

2.2 制定多期規(guī)劃，加強(qiáng)對(duì)新能源電力的利用

隨著光熱發(fā)電裝機(jī)容量的增加，電能存儲(chǔ)，特別是大規(guī)模存儲(chǔ)問(wèn)題尚未解決，僅靠光熱電站單一設(shè)備很難做到完全存儲(chǔ)大量的電能，因此，電力部門(mén)做好發(fā)電預(yù)測(cè)工作，考慮變化趨勢(shì)，制定切實(shí)可行的光熱發(fā)電近、中、遠(yuǎn)期規(guī)劃，十分重要。一方面要確保電能質(zhì)量，另一方面也要注意減少包括光熱發(fā)電在內(nèi)的各類(lèi)新能源發(fā)電的浪費(fèi)。在光熱電站選址方面，西北部地區(qū)日照足，人口密度小，聚光鏡產(chǎn)生的光照散射對(duì)建筑、環(huán)境影響較低。但風(fēng)沙的侵蝕可能會(huì)對(duì)聚光鏡面和控制設(shè)備造成一定的影響，在這些地區(qū)建設(shè)光熱電站時(shí)，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境因素，提供專(zhuān)門(mén)的防風(fēng)沙保護(hù)措施，提高電站使用壽命。

2.3 加大對(duì)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)力度，提高人才儲(chǔ)備

在高?；蛘呒夹g(shù)型院校開(kāi)設(shè)專(zhuān)業(yè)課程，多參與國(guó)際光熱技術(shù)研究，隨時(shí)跟蹤掌握最新理論知識(shí)，并加強(qiáng)理論結(jié)合實(shí)際的業(yè)務(wù)工作。政府應(yīng)該從人才的培養(yǎng)上，從課題的承接上，從國(guó)家課題的評(píng)審工作上，從高校、科研機(jī)構(gòu)中做大文章，從而真正實(shí)現(xiàn)“藍(lán)天工程”。

3 國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景展望

根據(jù)國(guó)家能源局《太陽(yáng)能利用“十三五”發(fā)展規(guī)劃（征求意見(jiàn)稿）》，“十三五”光熱裝機(jī)規(guī)模到2020年完成10GW。按當(dāng)前光熱電站建設(shè)每瓦30元的造價(jià)水平，短期1吉瓦示范項(xiàng)目對(duì)應(yīng)300億元投資市場(chǎng)規(guī)模，而到2020年的10 GW目標(biāo)對(duì)應(yīng)的總市場(chǎng)容量接近3000億元，考慮造價(jià)成本的降低因素，空間也可超千億元，我國(guó)光熱發(fā)電已經(jīng)開(kāi)啟新的歷史轉(zhuǎn)折。

預(yù)計(jì)2018年全球光熱市場(chǎng)將會(huì)維持回升態(tài)勢(shì)。確信在我國(guó)政府和企業(yè)的共同努力下，太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)必將在我國(guó)能源利用中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，未來(lái)發(fā)展前景廣闊。

4 立項(xiàng)光熱發(fā)電項(xiàng)目，推進(jìn)供熱聯(lián)動(dòng)

光熱的熱電聯(lián)產(chǎn)對(duì)太陽(yáng)能的利用效率高，也可以作為平穩(wěn)的基礎(chǔ)能源。以煙臺(tái)化學(xué)工業(yè)園為例，當(dāng)前主要熱源為萬(wàn)華氯堿熱電，2017年，園區(qū)內(nèi)企業(yè)用工業(yè)蒸汽570萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2021年園區(qū)的工業(yè)蒸汽需求量將達(dá)到2200萬(wàn)噸/年，萬(wàn)華乙烯項(xiàng)目投產(chǎn)后，基本可以滿(mǎn)負(fù)荷使用，因而對(duì)工業(yè)蒸汽的需求進(jìn)一步提高。在太陽(yáng)能光熱發(fā)電中，發(fā)電連續(xù)性主要是靠提高儲(chǔ)熱效能，目前蓄熱介質(zhì)有蒸汽、導(dǎo)熱油和熔融鹽等，而蒸汽正可以替代天然氣滿(mǎn)足不少工業(yè)企業(yè)需求，并以其相對(duì)較低的價(jià)格擁有更大優(yōu)勢(shì)。

太陽(yáng)能光熱發(fā)電能夠和現(xiàn)有電網(wǎng)很好地配套、擁有較高光電轉(zhuǎn)化率、可連續(xù)穩(wěn)定和調(diào)峰發(fā)電的能力、發(fā)電設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中相對(duì)綠色環(huán)保等有利優(yōu)勢(shì)。太陽(yáng)能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)以其廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的發(fā)展?jié)摿?，必將成為未?lái)新能源產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的重點(diǎn)，并將在未來(lái)低碳革命中扮演越來(lái)越重要的角色。