光熱發(fā)電：新能源的新焦點(diǎn)

馬紅麗

近10年來，隨著新能源科技的不斷進(jìn)步與發(fā)展，造就了風(fēng)靡一時(shí)的兩個(gè)奇跡——風(fēng)電和光伏發(fā)電。然而在風(fēng)電與光伏發(fā)電受阻的今天，誰能取而代之成為新焦點(diǎn)？

據(jù)報(bào)道，2013年6月6日下午，《中國(guó)太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)政策研究》報(bào)告編寫組向國(guó)家能源局新能源與可再生能源司進(jìn)行了課題匯報(bào)。再加上之前有媒體報(bào)道，“相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)至2020年，國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電的裝機(jī)有望突破1000萬千瓦，市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)千億元以上。”這種種消息傳遞了什么？是太陽熱發(fā)電！它會(huì)是個(gè)新傳奇嗎？這令人好奇與期待。

兩種形式的角逐

光熱發(fā)電不是光伏發(fā)電。太陽能發(fā)電主要有兩種形式，第一種是光伏發(fā)電，第二種就是曾一度被冷落的太陽能光熱發(fā)電。專家強(qiáng)調(diào)，兩者是互補(bǔ)關(guān)系而非替代關(guān)系。光熱更適宜基礎(chǔ)性能源，光伏更適宜分布式能源，各有適宜的環(huán)境和約束的條件，并無絕對(duì)的優(yōu)劣之分。但是，目前光伏發(fā)展從技術(shù)方面來講，由于在核心技術(shù)上沒有重大突破，導(dǎo)致發(fā)電成本居高不下，成為太陽能利用技術(shù)的“瓶頸”。從市場(chǎng)方面來說，除多晶硅材料和薄膜電池外，我國(guó)集中了60%以上的產(chǎn)能。光伏產(chǎn)能過大導(dǎo)致光伏電池價(jià)格不斷被打壓，加之金融危機(jī)，各國(guó)設(shè)置的“貿(mào)易壁壘”，更讓許多國(guó)內(nèi)光伏生產(chǎn)企業(yè)壓縮了生產(chǎn)空間。據(jù)悉，目前光伏組件價(jià)格的走勢(shì)是：2007-2008年3歐元/Wp以上；2011年10月降到1歐元/Wp左右；2012年國(guó)際市場(chǎng)平均價(jià)格已降到0.9美元左右；2012年3月我國(guó)市場(chǎng)招標(biāo)價(jià)格最低達(dá)到5元人民幣/Wp。如今光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩，又遭遇“雙反”與“高稅”，可以說是為發(fā)展太陽能光熱發(fā)電創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

令人欣喜的是，光熱發(fā)電不負(fù)厚望，以可儲(chǔ)能、可調(diào)峰、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電、規(guī)模效應(yīng)下成本優(yōu)勢(shì)突出、開發(fā)過程中無二次污染、電能質(zhì)量?jī)?yōu)良、可直接無障礙并網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)，越來越受到投資者的追捧，正在成為國(guó)內(nèi)能源巨頭新的角逐點(diǎn)，第三個(gè)奇跡也許就由光熱來締造了。

局外人容易把太陽能光熱發(fā)電與光伏發(fā)電混同。從技術(shù)層面上說，太陽能光熱發(fā)電主要是利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能，通過換熱裝置提供蒸汽，結(jié)合傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)工藝，達(dá)到發(fā)電的目的。這樣可避免光伏發(fā)電所面臨的昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝，可大大降低太陽能發(fā)電成本。據(jù)專家介紹，太陽能利用還有其他新能源無法比擬的優(yōu)勢(shì)，就是可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)利用。如太陽能光熱發(fā)電的同時(shí)還可以為工業(yè)過程提供高溫?zé)嵩?，也可以用于海水淡化，而太陽能所燒熱的水可以?chǔ)存在巨大的容器中，冷卻后可再次利用。這樣看來，太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)在“貴”不可言的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)面前真可謂是輕裝上陣，將會(huì)是新能源產(chǎn)業(yè)的又一片藍(lán)海。

三種技術(shù)體系大PK

中國(guó)可再生能源行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)張平對(duì)《經(jīng)濟(jì)》記者介紹說，目前我國(guó)太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)主要有槽式、塔式、碟式三種形式。槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)全稱為槽式拋物面反射鏡太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，是將多個(gè)槽型拋物面聚光集熱器經(jīng)過串并聯(lián)的排列，加熱工質(zhì)，產(chǎn)生高溫蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電；塔式系統(tǒng)由于單位容量投資過大，且降低造價(jià)十分困難，因此投資冷落了下來；碟式（又稱盤式）太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)（拋物面反射鏡斯特林系統(tǒng)）是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收在拋物面的焦點(diǎn)上，接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到750℃左右，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電，是目前世界上最早出現(xiàn)的太陽能動(dòng)力系統(tǒng)。與光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，碟式系統(tǒng)具有氣動(dòng)阻力低、發(fā)射質(zhì)量小和運(yùn)行費(fèi)用便宜等優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)可以分散獨(dú)立發(fā)電運(yùn)行，也可由多個(gè)單元模塊組成較大的碟群并網(wǎng)發(fā)電。

“目前這三種系統(tǒng)中只有槽式線聚焦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，但也有很多因素制約著其發(fā)展”， 張平對(duì)記者說，槽式聚焦系統(tǒng)在發(fā)電過程需要大量用水，而且聚光比小、系統(tǒng)工作溫度低、核心部件真空管技術(shù)尚未成熟、吸收管表面選擇性涂層性能不穩(wěn)定、運(yùn)行成本高等，據(jù)說目前最為成熟的槽式熱發(fā)電技術(shù)，其真空玻璃的集熱管損壞率高，其使用的導(dǎo)熱油一噸動(dòng)輒三四萬元，價(jià)格昂貴。這些都是阻礙槽式太陽能發(fā)電的推廣的原因。

“其實(shí)，碟式技術(shù)是三種光熱發(fā)電技術(shù)中轉(zhuǎn)化率最高，吸引技術(shù)研發(fā)投入最大，商業(yè)化前景最好的光熱發(fā)電技術(shù)”。張平對(duì)記者說，“因?yàn)?，塔式技術(shù)需要大量用水，因前期單位投資過大且降低造價(jià)很難，缺乏大規(guī)模公用系統(tǒng)級(jí)發(fā)電裝置運(yùn)行的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，目前雖然大力推廣，但因其投資過大而少人問津?！睆埰綄?duì)記者說，相比前兩種技術(shù)，碟式技術(shù)優(yōu)勢(shì)比較明顯：一是用水量少，發(fā)1千瓦時(shí)電只需1.4升水；二是能適應(yīng)日照時(shí)間長(zhǎng)的沙漠和戈壁地區(qū)，這與我國(guó)太陽能資源儲(chǔ)量分布相匹配；三是熱效率最高；四是其結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便，非常適合分布式小規(guī)模能源系統(tǒng)。據(jù)悉，三花控股集團(tuán)投資320億，計(jì)劃于2013年底前完成8臺(tái)碟式發(fā)電裝置建設(shè)及剩余92臺(tái)裝置的基礎(chǔ)部分建設(shè)。

多家企業(yè)研發(fā)忙

在光伏發(fā)電處于低谷之時(shí)，光熱發(fā)電市場(chǎng)被寄予厚望。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，光熱市場(chǎng)要真正啟動(dòng)，必須技術(shù)與設(shè)備先行。而據(jù)記者了解，目前國(guó)內(nèi)多家企業(yè)都在積極從事光熱發(fā)電設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化研制工作。涉足太陽能光熱發(fā)電的公司有天威集團(tuán)、航空動(dòng)力、金晶科技、三花股份、湘電集團(tuán)、中航工業(yè)西航、浙江華儀康迪斯太陽能科技等，其中，后三家公司在碟式技術(shù)發(fā)展方面走在了國(guó)內(nèi)行業(yè)前列。

“我們已經(jīng)擁有了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，目前正在開發(fā)第三代系統(tǒng)。”采訪中，湘電集團(tuán)的研發(fā)人員對(duì)記者介紹說，他們公司采用的是碟式發(fā)電系統(tǒng)，而且起步較早。早在上世紀(jì)80年代初，他們就與美國(guó)公司合作，研制開發(fā)成功中國(guó)第一代6KW有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的碟式太陽能光熱發(fā)電裝備。此后，他們加強(qiáng)了自有核心技術(shù)的開發(fā)，加快了裝備產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，研制出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第二代25KW碟式太陽能光熱裝備系統(tǒng)。

“碟式太陽光熱發(fā)電系統(tǒng)涉及到光、機(jī)、電等眾多前沿技術(shù)，其中熱機(jī)技術(shù)是該裝備核心技術(shù)”。該公司人員對(duì)記者介紹說，湘電集團(tuán)的碟式發(fā)電系統(tǒng)將配置三種技術(shù)路線的熱機(jī)，即基于有機(jī)朗肯循環(huán)的蒸汽輪機(jī)、基于布雷頓循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)、基于斯特林循環(huán)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。其中，采用蒸汽輪機(jī)的碟式發(fā)電系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化效率為15%-18%，采用燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化效率為21%-25%，采用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的碟式發(fā)電系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)化效率為32%-38%。

據(jù)介紹，現(xiàn)在，湘電集團(tuán)正在著手布局開發(fā)第三代32KW碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，并期待在熱機(jī)、智能控制等關(guān)鍵領(lǐng)域取得重大突破?！暗教柲軣岚l(fā)電產(chǎn)業(yè)將成為湘電集團(tuán)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要板塊，成為世界新能源革命的新引擎”，該工作人員對(duì)記者說，目前，最大的問題在于沒有完成太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，而電站集成是非常困難的技術(shù)。為此，我們將聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈各相關(guān)單位，通過建設(shè)實(shí)際電站項(xiàng)目鍛煉提高，并再加大研發(fā)力度，提高產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的集成水平。

在商業(yè)化運(yùn)用上，另一家企業(yè)已經(jīng)開始起步了。2012年8月，中航工業(yè)西航研制的兆瓦級(jí)碟式斯特林太陽能熱發(fā)電站示范工程方案被列入陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃重大科技專項(xiàng)。這標(biāo)志著位于陜西富平的一項(xiàng)太陽能熱發(fā)電站示范工程即將進(jìn)入實(shí)施階段。比起其他企業(yè)，中航工業(yè)西航的起步較晚，但進(jìn)展很快。他們開始對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研究始于2005年，到2010年11月首臺(tái)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在北京航空航天大學(xué)進(jìn)行性能試驗(yàn)取得成功，發(fā)電功率達(dá)到17.37—19.70千瓦，發(fā)動(dòng)機(jī)效率超過30%，達(dá)到了他們的預(yù)期目標(biāo)；2011年12月，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)重大科技專項(xiàng)通過了國(guó)家國(guó)防科工局評(píng)審專家組評(píng)審驗(yàn)收。作為國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）分布式太陽能熱發(fā)電技術(shù)項(xiàng)目牽頭單位，中航工業(yè)西航研制的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是國(guó)防科工局批準(zhǔn)立項(xiàng)的軍轉(zhuǎn)民重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是將太陽能、天然氣、沼氣、煤田氣等轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動(dòng)力裝置，也是碟式太陽能熱發(fā)電站的核心設(shè)備之一，可廣泛應(yīng)用于航天、石油、化工等領(lǐng)域，具有廣闊的市場(chǎng)前景。在攻堅(jiān)克難突破斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵工藝技術(shù)的同時(shí)，他們及時(shí)將科研成果商業(yè)化應(yīng)用，適時(shí)啟動(dòng)了兆瓦級(jí)碟式斯特林太陽能熱發(fā)電站示范工程。

“現(xiàn)在太陽能熱發(fā)電成本還是太高，能否商業(yè)化推廣，一切取決于降低成本，成本決定產(chǎn)業(yè)化的成敗?！敝袊?guó)可再生能源行業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)張平說，光熱發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)上的進(jìn)展，必須著眼于成本的降低。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化，必須滿足成本競(jìng)爭(zhēng)的需要。高效率、低成本，是太陽能熱發(fā)電能否實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的關(guān)鍵。

業(yè)內(nèi)專家就指出，光熱發(fā)電單位投資如果在5萬元/KW以上，是難以推廣的，市場(chǎng)是看不見的。如果能夠降到3萬元/KW，則市場(chǎng)開始出現(xiàn)；如果再降到1.5萬元/KW，市場(chǎng)將非常大；再降到1萬元/KW，那么其市場(chǎng)就不可估量。

光熱發(fā)電目前還處于孕育和起步階段，國(guó)家政策應(yīng)該在“電價(jià)”和“并網(wǎng)”這兩個(gè)方面給予足夠的支持。在研發(fā)方面，應(yīng)該強(qiáng)化自主研發(fā)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，避免盲目引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，從而造成核心技術(shù)的缺失，桎梏整個(gè)產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力。行業(yè)人士指出，光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)，對(duì)其他諸多產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)作用也較大。發(fā)展光熱發(fā)電既能推動(dòng)集熱管、反光鏡、鍋爐、儲(chǔ)能材料、氣輪發(fā)電機(jī)等能源設(shè)備行業(yè)的發(fā)展，又能促進(jìn)玻璃、鋼材、水泥等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

政策的助力

近兩年，國(guó)家宏觀層面大力支持太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，給投資者帶來希望。2011年5月國(guó)家發(fā)改委《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》鼓勵(lì)類新能源門類中，太陽能光熱發(fā)電居于首位；同年年底國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中，又將太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)作為重點(diǎn)，目標(biāo)擬定為2015年裝機(jī)達(dá)100萬千瓦，2020年裝機(jī)達(dá)300萬千瓦；科技部發(fā)布《太陽能發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》，明確將光熱發(fā)電作為我國(guó)“十二五”太陽能發(fā)電科技的重點(diǎn)規(guī)劃內(nèi)容之一。日前，全國(guó)工商聯(lián)也向全國(guó)政協(xié)提交了《關(guān)于積極扶持太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的提案》，建議重點(diǎn)發(fā)展和扶持太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)。而今，太陽能熱產(chǎn)業(yè)政策呼之欲出，給其發(fā)展前景又打了一劑強(qiáng)心針。看到這些政策的相繼出臺(tái)，太陽能熱發(fā)電想不“熱”都難。但還需健康有序發(fā)展才好。