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雖然光熱發(fā)電在全球范圍內(nèi)已發(fā)展逾40年，但對該領域以外的大眾而言，這仍只是一個陌生的名詞。事實上，包括中國在內(nèi)，全世界目前有幾十個光熱發(fā)電的商業(yè)化電站已投入運行。

電力規(guī)劃設計總院副主任工程師鄭韞哲于近日對記者表示，塔式光熱發(fā)電機組將成為光熱發(fā)電技術的主流，高參數(shù)、大容量與連續(xù)發(fā)電是光熱發(fā)電的發(fā)展方向。隨著光熱發(fā)電的規(guī)?；l(fā)展以及成本的下降，未來它將成為替代常規(guī)化石能源的重要清潔電能。

發(fā)展迅速的光熱發(fā)電

光熱發(fā)電原理為先利用反射鏡，將太陽的直接輻射能聚集在吸熱器上，加熱吸熱器中的吸熱介質(zhì)后將光能轉(zhuǎn)化成熱能；再利用吸熱介質(zhì)的熱能，通過蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，之后利用高溫高壓蒸汽通過汽輪發(fā)電機組，實現(xiàn)熱能到機械能再到電能的轉(zhuǎn)換。

鄭韞哲指出，光熱發(fā)電中后段部分的過程與燃煤發(fā)電基本相似?！暗鉄岚l(fā)電配備了一個典型的儲熱系統(tǒng)，可以在白天吸收多余的太陽能資源，到了晚上再發(fā)電。這樣保證太陽能熱發(fā)電項目能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)全天24小時的發(fā)電。整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)相對于燃煤電站來說更加復雜，它的復雜點在于各個系統(tǒng)之間的集成以及控制?！?/p>

根據(jù)光熱發(fā)電技術按照聚光集熱方式的不同，分為槽式、塔式、線性菲涅爾式與碟式。

槽式和塔式是光熱發(fā)電采用的兩種主流發(fā)電形式。在已投運的光熱發(fā)電機組中，槽式機組占60%~70%的比例，而在建光熱發(fā)電機組中塔式光熱發(fā)電機組則占據(jù)比較高的比例。

“這也說明，未來塔式光熱發(fā)電機組可能成為光熱發(fā)電技術的主流?！编嶍y哲說。

目前，全球光熱發(fā)電機組建成最多的兩個國家分別為西班牙和美國，同時摩洛哥、南非、印度、中國等國發(fā)展也很迅速——這與上述國家光熱資源條件較好有著直接關聯(lián)。

光熱發(fā)電可擔當電力系統(tǒng)主力

研究顯示，與燃煤機組相比，光熱發(fā)電機組具有更好的調(diào)節(jié)性能。它的負荷條件范圍更寬，最小的負荷可以達到20%，蒸汽發(fā)熱系統(tǒng)升溫速率最高可達到每分鐘10度，大大縮短了汽輪機啟動時間，在冷態(tài)情況下可以達到60分鐘，熱態(tài)情況下20分鐘便能啟動。

以西班牙Gemasolar電廠19.9兆瓦機組（儲熱15小時）為例。該電廠無論是全天24小時亦或一周7天里，出力均相當穩(wěn)定。

鄭韞哲分析道：“光熱發(fā)電為什么能產(chǎn)生連續(xù)穩(wěn)定的出力曲線？這多虧了它的儲熱系統(tǒng)。光熱發(fā)電通過配置儲熱系統(tǒng)，能夠保持穩(wěn)定的電力輸出，并不受光照強度變化的影響。如果儲熱系統(tǒng)的容量足夠大，機組可實現(xiàn)24小時連續(xù)發(fā)電。同時，可以根據(jù)電網(wǎng)用電負荷的需要，快速地調(diào)節(jié)汽輪發(fā)電機組的出力，即參與電網(wǎng)一次調(diào)頻和二次調(diào)頻。另外，光熱發(fā)電機組比燃煤機組的啟停時間短、最低運行負荷低，具有更好的調(diào)峰性能?！?/p>

他認為，在電力系統(tǒng)中，光熱發(fā)電機組可以作為主力機組承擔基本負荷，以及作為電力系統(tǒng)中的調(diào)峰機組承擔高峰負荷。而且裝設光熱發(fā)電機組的電力系統(tǒng)，還可以提高系統(tǒng)接納風電或光伏發(fā)電的比重。

數(shù)據(jù)顯示，2018年全球光熱發(fā)電建成裝機容量新增936兆瓦，總裝機在2017年5133兆瓦的基礎上增至約6069兆瓦，增幅為18.23%。

其中，中國光熱發(fā)電市場新增裝機215兆瓦，占全球總新增裝機量的23%。換言之，中國對全球光熱發(fā)電的貢獻非常巨大。

他介紹道，裝機200兆瓦的摩洛哥NoorII光熱電站，是目前世界上槽式單機容量最的大商業(yè)化光熱發(fā)電項目，于2018年1月10日首次并網(wǎng)成功。

NoorII電站裝機200兆瓦，采用SenerTrough2大開口槽式集熱器，建設425個集熱回路，熔鹽儲熱時長7小時。

目前，全球正在實施的最大光熱發(fā)電項目為阿聯(lián)酋迪拜MohammedbinRashidAlMaktoum太陽能園區(qū)第四期的700兆瓦光熱發(fā)電項目。該項目由3個裝機200兆瓦的槽式電站，以及1個裝機100兆瓦的塔式電站組成。2018年3月19日該項目舉行了動工儀式，4月13日在上海舉行了總包合同簽約儀式，5月17日國家發(fā)改委通過絲路基金關于投資迪拜光熱電站項目的備案。

沙特ACWA電力公司和上海電氣集團組成的聯(lián)合體將共同建設該項目。預計電價為7.3美分每千瓦時，PPA執(zhí)行年限高達35年，項目的第一階段預計將于2020年建成。中國能建華東院在發(fā)電導設計中參與了工作。

國家政策推動光熱發(fā)電發(fā)展

2016年9月14日，能源局發(fā)布《國家能源局關于建設太陽能熱發(fā)電示范項目的通知》（國能新能[2016]223號），確定第一批太陽能熱發(fā)電示范項目名單及電價。

2016年12月，國家能源局發(fā)布《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃（2016~2020年）》，提出到2020年底，要實現(xiàn)太陽能熱發(fā)電總裝機容量達到500萬千瓦。

2018年5月22日，國家能源局下發(fā)《關于推進太陽能熱發(fā)電示范項目建設有關事項的通知》，重點明確要建立電價退坡機制、建設內(nèi)容調(diào)整機制、項目退出機制和失信懲戒等制度，確保發(fā)揮首批項目的行業(yè)示范引領作用。

目前，我國投運的光熱發(fā)電電站包括八達嶺1兆瓦塔式試驗電站、中廣核德令哈50兆瓦槽式商業(yè)電站、首航節(jié)能敦煌100兆瓦塔式商業(yè)電站、中控青海德令哈50兆瓦塔式商業(yè)電站、天津濱海甘肅熔鹽槽式發(fā)電項目、常州龍騰烏拉特導熱油槽式集熱回路及鹽城300kWt二次反射示范項目。

在目前中國20個光熱發(fā)電的示范項目中，共有7個槽式電站、9個塔式電站以及4個線性菲涅爾電站。

鄭韞哲認為，提及光熱發(fā)電時不能忽略其另外一個重要功能，即目前已經(jīng)實施的、包含光熱發(fā)電在內(nèi)的多能互補項目。

如在青海海西州的魯能多能互補電站項目。在該項目中，魯能打算建設50兆瓦的光熱發(fā)電項目，并通過配備可以產(chǎn)生連續(xù)穩(wěn)定電力輸出的光熱發(fā)電機組。該項目可大大提高電網(wǎng)對于光伏、風電等可再生能源的消納接受的能力。

光熱發(fā)電未來將占據(jù)高比例

關于光熱發(fā)電在我國的發(fā)展前景，鄭韞哲指出，2018年全國一次能源消費總量為46.4億噸標煤，非化石能源占比14.3%。到2020年，非化石能源在一次能源消費中的比重計劃達到15%，2030年計劃達到20%、2050年達到50%。

而且，我國在《能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略（2016~2030）》中提到，非化石能源發(fā)電量在2030年占到全部發(fā)電量的50%、所對應的發(fā)電裝機占總量的55%。鄭韞哲說：“這其中，光熱發(fā)電會占據(jù)相當高的比例”。

法向直射太陽輻射（DNI）值是當前光熱發(fā)電技術方案選擇及經(jīng)濟評價的重要依據(jù)。國際上光熱發(fā)電廠址的DNI通常在1800kWh/m2a以上，我國首批示范項目申報時要求1600kWh/m2a以上，建議在1700kWh/m2a以上。

鄭韞哲預計：“據(jù)初步估算，中國擁有可利用的年DNI＞1700kWh/m2的土地約94萬km2，分布于西北的新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、青海以及西藏等地區(qū)。”

以10萬平方公里面積計算為例，其年發(fā)電量為54000×108kWh。按配置儲熱系統(tǒng)機組的利用小時數(shù)為3500計算，10萬平方公里土地可裝機容量約為15億千瓦。

“這已是一個相當巨大的數(shù)字?！编嶍y哲說。

他指出，全國很多地區(qū)尤其西北部的地方政府非常重視發(fā)展光熱發(fā)電，并紛紛制訂了很多建設基地的規(guī)劃，“電力規(guī)劃設計總院也曾經(jīng)參與評審過一些光熱發(fā)電基地的規(guī)劃，比如甘肅玉門花海百萬千瓦級光熱發(fā)電基地規(guī)劃、內(nèi)蒙古阿拉善盟左旗光熱發(fā)電示范基地規(guī)劃、青海省光熱發(fā)電開發(fā)規(guī)劃等”。

高參數(shù)、大容量與連續(xù)發(fā)電是發(fā)展方向

隨著中國光熱發(fā)電示范項目的建設，也陸續(xù)帶動了一批后續(xù)項目的前期工作的開展。

鄭韞哲介紹道，去年5月18日，電力規(guī)劃設計總院發(fā)布了《中國電力發(fā)展報告2017》，以塔式光熱發(fā)電機組、12小時儲熱時間為例，分析出電價的各項成本構(gòu)成。

如電價構(gòu)成中占比較大的項目有初始投資、財務費用、修理費、銷售稅金及附加和所得稅；主要影響因素包括初始投資、系統(tǒng)效率，年法向直接輻射照度（DNI）、儲熱時長、融資成本、稅收政策等。

“預計到2020年，光熱發(fā)電的工程造價會從現(xiàn)在的每千瓦2.5~3萬元降低到2.1萬左右，電價降低至0.87元每度電。之所以有這么樂觀的估計，是基于中國風電和光伏新能源已有的發(fā)展經(jīng)驗，光熱發(fā)電成本下降的速度一定要比國外更快?！编嶍y哲說。

高參數(shù)、大容量、連續(xù)發(fā)電是光熱發(fā)電未來的發(fā)展趨勢。鄭韞哲認為，高參數(shù)即為聚光比高、運行溫度高和熱電轉(zhuǎn)換效率高?！盀榇耍仨氃诟叻瓷渎矢呔确瓷溏R、高精密度跟蹤控制系統(tǒng)、高熱流密度下的傳熱、光熱電轉(zhuǎn)換等核心技術和關鍵設備的研制中，加大研發(fā)力度?！?/p>

大容量則主要指發(fā)電規(guī)模大，要形成吉瓦級的發(fā)電能力，主要需降低投資成本和單位發(fā)電成本，逐步具備與火力發(fā)電成本相當?shù)母偁幠芰Α?/p>

“連續(xù)發(fā)電則主要是提高儲熱效能。我相信隨著光熱發(fā)電的規(guī)?；l(fā)展以及成本的下降，未來它一定會成為替代常規(guī)化石能源的重要清潔電能?！编嶍y哲總結(jié)道。