淺析國內(nèi)太陽能光熱發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展前景及存在的問題

彭興波

（煙臺(tái)資源再生加工示范區(qū)管理局，山東煙臺(tái)264006）

1 太陽能光熱發(fā)電現(xiàn)況

聚光型太陽能發(fā)電是利用聚光器將太陽光匯聚起來，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，完全可滿足夜間持續(xù)發(fā)電需求。

通過利用太陽能，有助于保護(hù)環(huán)境，節(jié)約化石能源。然而，曾被專家學(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)方面卻沒有突破性的升級(jí)?？v觀世界范圍，發(fā)達(dá)國家的光熱發(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。而國內(nèi)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要仍依靠規(guī)模化的低端運(yùn)作。

槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)，是目前最為成熟，也廣泛應(yīng)用于商業(yè)化的太陽能光熱發(fā)電技術(shù)，其整體裝置所需的構(gòu)件較為簡潔，聚光器部件加工簡單成本不高，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，如棄風(fēng)棄光，并不適用于光熱發(fā)電。無論塔式還是槽式，工藝相對(duì)復(fù)雜，目前能掌握此核心技術(shù)的在國際上也不為多見。

相較來說，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)門檻相對(duì)略高，專業(yè)經(jīng)驗(yàn)不足

我國的光熱發(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。我國的太陽能資源豐富，主要是我國西部以及山西北部以上地區(qū)，近年來，太陽能的推廣在我國境內(nèi)開始大規(guī)模的發(fā)展。缺乏經(jīng)驗(yàn)的我們更多的還是盤踞于我國西部，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相較海外光熱市場偏低

從最基本的光資源角度看，根據(jù)國外文獻(xiàn)資料，定義DNI值在1800kWh/m2/yr以上的地區(qū)適宜建設(shè)太陽能熱發(fā)電站，1600kWh/m2/yr～1800kWh/m2/yr的地區(qū)可以建設(shè)太陽能熱發(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，中國目前正在開展示范項(xiàng)目開發(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，而國內(nèi)適合建設(shè)的區(qū)域大多已經(jīng)棄風(fēng)棄光很嚴(yán)重了。

1.4 市場尚不成熟，運(yùn)作過程較為煩瑣緩慢

成熟的市場標(biāo)志著一個(gè)產(chǎn)業(yè)的成熟，而目前太陽能光熱發(fā)電項(xiàng)目尚不具備完整的系統(tǒng)和成熟的市場，國內(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、融資緩慢、部分技術(shù)工作成熟度不夠等。

國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1-2年，如果首批開工的幾個(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而為。

1.5 相關(guān)專業(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)見的發(fā)展趨勢。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。我國境內(nèi)目前所擁有的人才還無法支持我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要培養(yǎng)和引進(jìn)更多的人才。和國外發(fā)達(dá)國家在工藝技術(shù)及理論研究方面長達(dá)50多年的積累相比,我國太陽能光熱發(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)

參與國際學(xué)術(shù)研討、技術(shù)交流，學(xué)習(xí)技術(shù)領(lǐng)先國家如美國、西班牙等在大規(guī)模光熱電站運(yùn)維方面的經(jīng)驗(yàn)，開展商業(yè)化運(yùn)作，集中力量提高開發(fā)設(shè)計(jì)、施工運(yùn)維等方面的能力。目前，以國際研發(fā)熱門技術(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)備檢測實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，對(duì)集熱管熱學(xué)測試、聚光鏡光學(xué)性能測試等將有利于適應(yīng)科研及市場需求。

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，電力部門做好發(fā)電預(yù)測工作，考慮變化趨勢，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，提供專門的防風(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)型院校開設(shè)專業(yè)課程，多參與國際光熱技術(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 國內(nèi)太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)前景展望

根據(jù)國家能源局《太陽能利用“十三五”發(fā)展規(guī)劃（征求意見稿）》，“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)300億元投資市場規(guī)模，而到2020年的10 GW目標(biāo)對(duì)應(yīng)的總市場容量接近3000億元，考慮造價(jià)成本的降低因素，空間也可超千億元，我國光熱發(fā)電已經(jīng)開啟新的歷史轉(zhuǎn)折。

預(yù)計(jì)2018年全球光熱市場將會(huì)維持回升態(tài)勢。確信在我國政府和企業(yè)的共同努力下，太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)必將在我國能源利用中發(fā)揮越來越重要的作用，未來發(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)前主要熱源為萬華氯堿熱電，2017年，園區(qū)內(nèi)企業(yè)用工業(yè)蒸汽570萬噸，預(yù)計(jì)2021年園區(qū)的工業(yè)蒸汽需求量將達(dá)到2200萬噸/年，萬華乙烯項(xiàng)目投產(chǎn)后，基本可以滿負(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。

太陽能光熱發(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)過程中相對(duì)綠色環(huán)保等有利優(yōu)勢。太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)以其廣闊的市場前景和巨大的發(fā)展?jié)摿?，必將成為未來新能源產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的重點(diǎn)，并將在未來低碳革命中扮演越來越重要的角色。