10月25日，由中電工程西北電力設(shè)計(jì)院與全球太陽(yáng)能熱發(fā)電領(lǐng)先的咨詢服務(wù)商CSP Focus光熱咨詢聯(lián)合主辦的“光熱發(fā)電創(chuàng)新大會(huì)”在西安正式拉開帷幕。在我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電示范項(xiàng)目開展的如火如荼之際，此次大會(huì)借助我國(guó)及中東地區(qū)等太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的東風(fēng)，以期共同見證與探討全球太陽(yáng)能熱發(fā)電的創(chuàng)新及未來(lái)。

太陽(yáng)能熱發(fā)電的現(xiàn)狀及前景

會(huì)議期間，產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域的專家分析了我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)未來(lái)的規(guī)劃進(jìn)行了探討。

中國(guó)電力科學(xué)研究院院士周孝信在演講中提到，對(duì)我國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電的資源條件進(jìn)行了初步估算，我國(guó)擁有可利用的DNI＞1700kWh/m2的土地面積約為94萬(wàn)km2，這些土地基本上地都是戈壁、沙漠；10 萬(wàn)km2的年發(fā)電量為54000億kWh，按配置儲(chǔ)熱系統(tǒng)機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)為4000計(jì)算，10萬(wàn)km2土地可裝機(jī)容量約為13.5億kW。

從太陽(yáng)能熱發(fā)電海外市場(chǎng)的表現(xiàn)來(lái)看，全球已投入運(yùn)行的太陽(yáng)能熱發(fā)電容量已超過(guò)5 GW，南非、智利、北非及中東地區(qū)的國(guó)家都在開展太陽(yáng)能熱發(fā)電站的建設(shè)工作。世界上規(guī)模最大的摩洛哥NOOR太陽(yáng)能熱發(fā)電電站，一期是裝機(jī)容量為160 MW的槽式電站，二期是裝機(jī)容量為200 MW的槽式電站，三期是裝機(jī)容量為150 MW的塔式電站，均已投運(yùn)。我國(guó)的西北電力設(shè)計(jì)院和山東電力建設(shè)第三工程有限公司參與了該電站部分工程設(shè)計(jì)和施工安裝工作。

可以預(yù)見，隨著我國(guó)第一批太陽(yáng)能熱發(fā)電示范項(xiàng)目的部分機(jī)組投運(yùn)，太陽(yáng)能熱發(fā)電的技術(shù)優(yōu)勢(shì)將得到充分的展現(xiàn)，相關(guān)的政府部門和社會(huì)各界將會(huì)對(duì)太陽(yáng)能熱發(fā)電給予更多的關(guān)注和支持，相信我國(guó)的太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)蓬勃發(fā)展的時(shí)代。

太陽(yáng)能熱發(fā)電的技術(shù)分析

產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開技術(shù)的進(jìn)步，浙江中控太陽(yáng)能技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)兼總工程師金建祥作了《用作調(diào)峰電源的光熱電站技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析》的演講，對(duì)目前階段的技術(shù)及成本下降的問(wèn)題進(jìn)行了論述。

他表示，在現(xiàn)階段，DSG技術(shù)路線是白天進(jìn)行電量補(bǔ)充，但其儲(chǔ)能成本高，且夜間和陰天無(wú)法發(fā)電。熔融鹽技術(shù)路線是白天同光伏和風(fēng)電一樣盡可能的多發(fā)電，作為一種電量補(bǔ)充；且其利用儲(chǔ)能晚高峰繼續(xù)發(fā)電，有別于光伏成為電力補(bǔ)充和保障。

下一階段太陽(yáng)能熱發(fā)電的主要目標(biāo)是發(fā)揮儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，成為清潔的調(diào)峰電源；并與光伏、風(fēng)電混合發(fā)電，取代部分火電和天然氣調(diào)峰電源，逐步實(shí)現(xiàn)按照調(diào)峰電價(jià)平價(jià)上網(wǎng)。

2017年，全國(guó)光伏平均上網(wǎng)電價(jià)為0.94元/kWh，同比增長(zhǎng)0.18%。與光伏的度電成本相比，太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化的空間大，但難度也較大。太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化不僅有利于降低裝備造價(jià)，還可縮短設(shè)計(jì)和建設(shè)工期；其所采用的玻璃、鋼材、熔鹽和水泥等材料占投資成本的比例不足18%，其他方面均可通過(guò)規(guī)模化實(shí)現(xiàn)降價(jià)。太陽(yáng)能熱發(fā)電成本下降可能存在的4個(gè)階段分別為：2～3年后為0.95元/kWh，5～6年后為0.80元/kWh，7～9年后為0.65元/kWh，未來(lái)新技術(shù)成功應(yīng)用時(shí)為0.35～0.45元/kWh。

以傳統(tǒng)概念來(lái)分析太陽(yáng)能熱發(fā)電電站作為調(diào)峰電站的經(jīng)濟(jì)性可發(fā)現(xiàn)：因調(diào)峰能力不足導(dǎo)致棄光，從而使發(fā)電量減少，較多地影響了經(jīng)濟(jì)性；為配合調(diào)峰需求，設(shè)計(jì)時(shí)可減小鏡場(chǎng)，但仍會(huì)較多影響經(jīng)濟(jì)性。

為適應(yīng)調(diào)峰需求，太陽(yáng)能熱發(fā)電電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需做以下調(diào)整：同等采光面積下(同等土地面積)增加儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)，或同等采光面積下增加汽輪機(jī)額定功率。通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化，用作調(diào)峰的太陽(yáng)能熱發(fā)電電站經(jīng)濟(jì)性受調(diào)峰影響較小。具體方案如表1、表2所示。

由表1可以看出，作為調(diào)峰電源，太陽(yáng)能熱發(fā)電電站在經(jīng)濟(jì)性上并無(wú)大的障礙。

由表2可知，調(diào)峰將限制發(fā)電小時(shí)數(shù)，限制發(fā)電小時(shí)數(shù)越多，對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響越大；但一般仍小于5%，在經(jīng)濟(jì)性上并無(wú)較大障礙。

表1 太陽(yáng)能熱發(fā)電電站作為調(diào)峰電站的經(jīng)濟(jì)性(中午4 h不發(fā)電)

表2 太陽(yáng)能熱發(fā)電電站作為調(diào)峰電站的經(jīng)濟(jì)性(中午4 h、夜間4 h不發(fā)電)

總之，隨著太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，其成本下降可期，太陽(yáng)能熱發(fā)電電站可用作調(diào)峰電源。

多能互補(bǔ)方式探討

西北電力設(shè)計(jì)院新能源開發(fā)分公司主任工程師兼設(shè)計(jì)總工程師王瑩玉作了《基于太陽(yáng)能太陽(yáng)能熱發(fā)電的多能互補(bǔ)方式探討》的演講。

對(duì)于“為什么要建多能互補(bǔ)項(xiàng)目？”這個(gè)問(wèn)題，王瑩玉表示，這首先是由國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、化石能源的不可持續(xù)性決定的。我國(guó)化石能源占比較高，但它是不可持續(xù)的、不可再生的，其在一次能源消費(fèi)中的占比決定了國(guó)家能源轉(zhuǎn)型的迫切性，也體現(xiàn)了提高可再生能源占比的迫切性。其次，我國(guó)單位GDP的能耗遠(yuǎn)未達(dá)到世界平均水平，與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平差別較大。我國(guó)在《巴黎協(xié)定》中的承諾也意味著我國(guó)要發(fā)展可再生的清潔能源。

王瑩玉還提到多能互補(bǔ)系統(tǒng)的含義，她表示，整個(gè)電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定了電力系統(tǒng)一側(cè)是電源，中間有電網(wǎng)，另外一側(cè)是需求側(cè)，也就是負(fù)荷側(cè)。多能互補(bǔ)因?yàn)檫@樣的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分成兩種類型，一種是在供給側(cè)，即電源側(cè)，也就是風(fēng)、光、水、火、儲(chǔ)各種電源形式的多能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；另外一種是終端，即用能側(cè)，熱、電、冷氣等的一些能源階梯化利用，這樣可提高能源的能耗水平，使我國(guó)的單位GDP能耗水平進(jìn)一步降低。而多能互補(bǔ)需要將電源、電網(wǎng)、負(fù)荷耦合起來(lái)，那就需要儲(chǔ)能。儲(chǔ)能是將各種電源或各種負(fù)荷耦合起來(lái)，而且電網(wǎng)側(cè)也可加一些儲(chǔ)能用于調(diào)峰。

王瑩玉表示，太陽(yáng)能熱發(fā)電電站作為調(diào)峰電源應(yīng)用于多能互補(bǔ)系統(tǒng)里，不應(yīng)僅考慮單一的某一個(gè)電源，要從整個(gè)風(fēng)電、光伏系統(tǒng)里所有電源的角度整體來(lái)考慮電站的經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)然是在保證技術(shù)可靠、安全運(yùn)行的前提下，根據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y源情況，比如采用“風(fēng)電+光伏+太陽(yáng)能熱發(fā)電+儲(chǔ)能”的模式，就要收集這個(gè)地區(qū)同時(shí)段、同時(shí)刻的風(fēng)資源，以及總輻射資源、DNI等，這樣才能知道所有電源在同一時(shí)刻每一年8760 h的出力，才能知道最后耦合的出力是多少；同時(shí)還要考慮負(fù)荷的情況，這樣綜合考慮才能得出整個(gè)多能互補(bǔ)系統(tǒng)里各個(gè)電源的容量配比。

太陽(yáng)能熱發(fā)電電站整個(gè)集熱系統(tǒng)投資占比較高，在滿足多能互補(bǔ)的電源出力要求的基礎(chǔ)上，盡量減少鏡場(chǎng)的投資，可降低整個(gè)多能互補(bǔ)項(xiàng)目的整體投資。然后將一部分的光伏、風(fēng)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)加大，這樣既可滿足電網(wǎng)對(duì)于出力的要求，同時(shí)又降低了總投資，也就是降低了度電成本。

作為可再生能源發(fā)展的重要領(lǐng)域，也作為具備成為基礎(chǔ)負(fù)荷電源潛力的新興能源應(yīng)用技術(shù)，太陽(yáng)能熱發(fā)電只有不斷在一些關(guān)鍵設(shè)備、核心技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破，才能實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定發(fā)電，對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定性起到改善作用。隨著技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)鏈貫通、產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；l(fā)展，太陽(yáng)能熱發(fā)電的成本會(huì)有較大幅度的下降，未來(lái)太陽(yáng)能熱發(fā)電將在整個(gè)電力系統(tǒng)中占據(jù)重要的位置。