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雖然光(guang)熱(re)發電(dian)在全(quan)球(qiu)范圍內(nei)已(yi)發展逾(yu)40年，但對該領(ling)域以外的(de)大眾(zhong)而言，這仍只是一(yi)個陌生(sheng)的(de)名詞。事(shi)實(shi)上，包括(kuo)中國在內(nei)，全(quan)世界目前有(you)幾十個光(guang)熱(re)發電(dian)的(de)商業(ye)化(hua)電(dian)站已(yi)投入運行(xing)。

電力(li)規(gui)劃設(she)計總(zong)院副(fu)主任(ren)工(gong)程師鄭韞(yun)哲(zhe)于近日對(dui)記者表示(shi)，塔式光熱(re)發(fa)(fa)電機(ji)組(zu)將(jiang)成為(wei)(wei)光熱(re)發(fa)(fa)電技術(shu)的(de)(de)主流(liu)，高參(can)數、大容量(liang)與(yu)連續發(fa)(fa)電是光熱(re)發(fa)(fa)電的(de)(de)發(fa)(fa)展方向。隨著(zhu)光熱(re)發(fa)(fa)電的(de)(de)規(gui)模(mo)化發(fa)(fa)展以及成本的(de)(de)下降，未來它(ta)將(jiang)成為(wei)(wei)替代常規(gui)化石能源的(de)(de)重要清潔(jie)電能。

發展迅速的光熱發電

光熱(re)(re)(re)(re)發電(dian)原理為(wei)先利用反射鏡，將太(tai)陽的直接輻射能(neng)(neng)(neng)(neng)聚(ju)集在吸(xi)(xi)熱(re)(re)(re)(re)器上，加熱(re)(re)(re)(re)吸(xi)(xi)熱(re)(re)(re)(re)器中的吸(xi)(xi)熱(re)(re)(re)(re)介(jie)質(zhi)后將光能(neng)(neng)(neng)(neng)轉化成熱(re)(re)(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)；再利用吸(xi)(xi)熱(re)(re)(re)(re)介(jie)質(zhi)的熱(re)(re)(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)，通過蒸(zheng)汽發生系統產生高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓蒸(zheng)汽，之(zhi)后利用高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓蒸(zheng)汽通過汽輪發電(dian)機組，實現熱(re)(re)(re)(re)能(neng)(neng)(neng)(neng)到(dao)機械(xie)能(neng)(neng)(neng)(neng)再到(dao)電(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)的轉換。

鄭韞哲(zhe)指出(chu)，光熱發電(dian)(dian)(dian)(dian)中(zhong)后段(duan)部(bu)分的(de)過程與燃煤(mei)發電(dian)(dian)(dian)(dian)基(ji)本相似(si)。“但光熱發電(dian)(dian)(dian)(dian)配備了(le)一(yi)個典型的(de)儲(chu)熱系(xi)(xi)統(tong)(tong)，可以在白天吸收多(duo)余的(de)太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)資源，到了(le)晚上再發電(dian)(dian)(dian)(dian)。這樣保證太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)熱發電(dian)(dian)(dian)(dian)項目能(neng)(neng)夠實(shi)現連續全天24小時(shi)的(de)發電(dian)(dian)(dian)(dian)。整個太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)發電(dian)(dian)(dian)(dian)系(xi)(xi)統(tong)(tong)相對于燃煤(mei)電(dian)(dian)(dian)(dian)站來說(shuo)更加(jia)復(fu)雜，它的(de)復(fu)雜點在于各個系(xi)(xi)統(tong)(tong)之(zhi)間的(de)集成以及控制。”

根據光熱發電技術按照(zhao)聚光集熱方(fang)式(shi)(shi)的不同，分為槽式(shi)(shi)、塔式(shi)(shi)、線性(xing)菲涅爾式(shi)(shi)與碟式(shi)(shi)。

槽(cao)式(shi)和塔式(shi)是(shi)光(guang)熱發電采用(yong)的(de)兩(liang)種主流(liu)發電形式(shi)。在(zai)已投運的(de)光(guang)熱發電機組中(zhong)(zhong)，槽(cao)式(shi)機組占60%~70%的(de)比(bi)例(li)，而在(zai)建(jian)光(guang)熱發電機組中(zhong)(zhong)塔式(shi)光(guang)熱發電機組則占據(ju)比(bi)較高的(de)比(bi)例(li)。

“這(zhe)也說明，未(wei)來塔(ta)式光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)機組可(ke)能成為光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)技術(shu)的主流。”鄭韞哲說。

目前，全球(qiu)光熱發電機組建成最(zui)多(duo)的兩(liang)個國(guo)家分別為(wei)西班牙(ya)和美國(guo)，同時摩洛哥、南(nan)非、印(yin)度、中國(guo)等國(guo)發展也(ye)很迅(xun)速——這與上述國(guo)家光熱資源條件較好有著直接關聯。

光熱發電可擔當電力系統主力

研究顯(xian)示，與燃煤機組相比(bi)，光熱發電機組具(ju)有(you)更好的調節性能(neng)。它(ta)的負(fu)荷條件范圍更寬，最小的負(fu)荷可(ke)(ke)以(yi)達到20%，蒸汽(qi)發熱系統升溫(wen)速率最高可(ke)(ke)達到每分鐘(zhong)(zhong)10度，大大縮(suo)短(duan)了汽(qi)輪機啟(qi)(qi)動(dong)時(shi)間，在冷態(tai)情況下可(ke)(ke)以(yi)達到60分鐘(zhong)(zhong)，熱態(tai)情況下20分鐘(zhong)(zhong)便能(neng)啟(qi)(qi)動(dong)。

以西班牙Gemasolar電廠(chang)19.9兆(zhao)瓦機(ji)組（儲(chu)熱15小(xiao)時）為例。該電廠(chang)無論是全天24小(xiao)時亦(yi)或一周7天里，出力(li)均相當穩定。

鄭韞哲分析道：“光熱(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)為什么(me)能(neng)(neng)產生(sheng)連續穩定(ding)(ding)的(de)(de)出(chu)力曲線？這(zhe)多(duo)虧了它的(de)(de)儲熱(re)系(xi)統。光熱(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)通過配置儲熱(re)系(xi)統，能(neng)(neng)夠保持(chi)穩定(ding)(ding)的(de)(de)電(dian)(dian)力輸出(chu)，并不受光照(zhao)強度變化的(de)(de)影響(xiang)。如果儲熱(re)系(xi)統的(de)(de)容量足夠大，機(ji)(ji)組(zu)可(ke)實現(xian)24小時(shi)連續發(fa)(fa)電(dian)(dian)。同時(shi)，可(ke)以根據電(dian)(dian)網(wang)用(yong)電(dian)(dian)負(fu)荷的(de)(de)需要，快速地調節汽輪(lun)發(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)組(zu)的(de)(de)出(chu)力，即參(can)與電(dian)(dian)網(wang)一次(ci)調頻和二次(ci)調頻。另外，光熱(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)機(ji)(ji)組(zu)比燃煤機(ji)(ji)組(zu)的(de)(de)啟停時(shi)間短、最低運(yun)行負(fu)荷低，具(ju)有更好(hao)的(de)(de)調峰性能(neng)(neng)。”

他認為(wei)(wei)，在電力(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)，光(guang)(guang)熱發電機組可以(yi)作(zuo)為(wei)(wei)主力(li)(li)機組承(cheng)(cheng)擔基本負(fu)(fu)荷，以(yi)及作(zuo)為(wei)(wei)電力(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)的調(diao)峰(feng)機組承(cheng)(cheng)擔高峰(feng)負(fu)(fu)荷。而且裝設(she)光(guang)(guang)熱發電機組的電力(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)，還可以(yi)提高系(xi)(xi)統(tong)接納風電或光(guang)(guang)伏發電的比重(zhong)。

數據顯示，2018年(nian)全球光熱(re)發電建成裝機(ji)容量(liang)新增(zeng)(zeng)936兆瓦(wa)，總裝機(ji)在(zai)2017年(nian)5133兆瓦(wa)的基礎上增(zeng)(zeng)至約6069兆瓦(wa)，增(zeng)(zeng)幅為(wei)18.23%。

其中，中國光熱發電市場(chang)新增裝機(ji)215兆瓦，占全(quan)球總新增裝機(ji)量的23%。換(huan)言之，中國對全(quan)球光熱發電的貢獻非常巨大。

他(ta)介(jie)紹道，裝機200兆瓦的摩(mo)洛哥NoorII光熱(re)電站，是目前世(shi)界(jie)上槽式單機容量最的大商(shang)業(ye)化(hua)光熱(re)發電項目，于2018年1月10日首次并(bing)網成功。

NoorII電站裝(zhuang)機(ji)200兆瓦，采用SenerTrough2大開口槽式(shi)集熱(re)(re)器，建設425個集熱(re)(re)回路，熔鹽儲(chu)熱(re)(re)時長7小時。

目前，全球正在(zai)(zai)實施的(de)(de)最大光(guang)熱發電(dian)項(xiang)目為阿聯酋迪拜(bai)MohammedbinRashidAlMaktoum太陽(yang)能園區第四期(qi)的(de)(de)700兆(zhao)瓦光(guang)熱發電(dian)項(xiang)目。該(gai)項(xiang)目由3個裝機(ji)200兆(zhao)瓦的(de)(de)槽式電(dian)站(zhan)，以及1個裝機(ji)100兆(zhao)瓦的(de)(de)塔式電(dian)站(zhan)組成(cheng)。2018年3月(yue)19日(ri)該(gai)項(xiang)目舉行了動工儀式，4月(yue)13日(ri)在(zai)(zai)上海(hai)舉行了總(zong)包合同簽約(yue)儀式，5月(yue)17日(ri)國家發改委通過絲路(lu)基金關(guan)于投資迪拜(bai)光(guang)熱電(dian)站(zhan)項(xiang)目的(de)(de)備案。

沙特(te)ACWA電(dian)(dian)力公司和上海電(dian)(dian)氣集團(tuan)組成(cheng)的聯(lian)合體將共(gong)同建設該項(xiang)目。預(yu)計(ji)電(dian)(dian)價為7.3美(mei)分(fen)每千瓦時，PPA執行年(nian)限高達35年(nian)，項(xiang)目的第(di)一階段(duan)預(yu)計(ji)將于2020年(nian)建成(cheng)。中(zhong)國能建華東(dong)院在發電(dian)(dian)導設計(ji)中(zhong)參與(yu)了(le)工作。

國家政策推動光熱發電發展

2016年9月(yue)14日(ri)，能源局發布(bu)《國家(jia)能源局關(guan)于建設太陽能熱(re)發電示范項(xiang)目的通知》（國能新能[2016]223號），確定第一批太陽能熱(re)發電示范項(xiang)目名單及電價。

2016年12月，國家能源局發布《電力發展“十三(san)五”規(gui)劃（2016~2020年）》，提出到(dao)2020年底，要實現太(tai)陽能熱(re)發電總裝機容量(liang)達到(dao)500萬千瓦。

2018年5月22日，國家能(neng)源局(ju)下(xia)發(fa)《關于(yu)推(tui)進太陽能(neng)熱發(fa)電示(shi)范項目建(jian)設有(you)關事項的(de)通知》，重點明確(que)要建(jian)立電價(jia)退坡機制、建(jian)設內容調整機制、項目退出機制和失信懲戒等制度，確(que)保發(fa)揮首批項目的(de)行(xing)業示(shi)范引領作(zuo)用。

目前，我國(guo)投運的光熱發電(dian)電(dian)站(zhan)包括(kuo)八達嶺(ling)1兆(zhao)(zhao)瓦塔(ta)式(shi)試驗電(dian)站(zhan)、中廣核德令(ling)哈(ha)50兆(zhao)(zhao)瓦槽(cao)式(shi)商(shang)業電(dian)站(zhan)、首航節(jie)能敦(dun)煌100兆(zhao)(zhao)瓦塔(ta)式(shi)商(shang)業電(dian)站(zhan)、中控青海(hai)德令(ling)哈(ha)50兆(zhao)(zhao)瓦塔(ta)式(shi)商(shang)業電(dian)站(zhan)、天津(jin)濱海(hai)甘(gan)肅(su)熔鹽槽(cao)式(shi)發電(dian)項目、常州龍騰烏拉特(te)導熱油槽(cao)式(shi)集熱回路及鹽城300kWt二次反射示范項目。

在目前中(zhong)國(guo)20個光熱(re)發電(dian)(dian)(dian)的示范項目中(zhong)，共(gong)有7個槽式電(dian)(dian)(dian)站、9個塔式電(dian)(dian)(dian)站以(yi)及4個線(xian)性菲(fei)涅爾(er)電(dian)(dian)(dian)站。

鄭(zheng)韞哲認(ren)為，提及光(guang)熱發電時(shi)不(bu)能(neng)(neng)忽略(lve)其(qi)另外一個重要功能(neng)(neng)，即目前(qian)已經(jing)實施的、包含光(guang)熱發電在內的多能(neng)(neng)互補(bu)項目。

如在青海海西州的(de)(de)魯(lu)能(neng)多能(neng)互補電(dian)(dian)(dian)站項目(mu)(mu)。在該(gai)(gai)項目(mu)(mu)中，魯(lu)能(neng)打算建設(she)50兆瓦的(de)(de)光熱發電(dian)(dian)(dian)項目(mu)(mu)，并通過(guo)配備可(ke)以(yi)產(chan)生連(lian)續穩定電(dian)(dian)(dian)力輸出的(de)(de)光熱發電(dian)(dian)(dian)機組。該(gai)(gai)項目(mu)(mu)可(ke)大大提高(gao)電(dian)(dian)(dian)網對(dui)于光伏、風電(dian)(dian)(dian)等可(ke)再生能(neng)源的(de)(de)消納接受的(de)(de)能(neng)力。

光熱發電未來將占據高比例

關于光熱發(fa)電在我國(guo)的發(fa)展前景，鄭韞哲指出，2018年(nian)全國(guo)一次能(neng)源(yuan)消費(fei)總量為46.4億噸標煤，非化(hua)石(shi)(shi)能(neng)源(yuan)占比14.3%。到2020年(nian)，非化(hua)石(shi)(shi)能(neng)源(yuan)在一次能(neng)源(yuan)消費(fei)中(zhong)的比重計劃達到15%，2030年(nian)計劃達到20%、2050年(nian)達到50%。

而(er)且，我國在《能(neng)源(yuan)生產和消(xiao)費革(ge)命戰略（2016~2030）》中(zhong)提到，非化石能(neng)源(yuan)發(fa)電(dian)量在2030年(nian)占(zhan)到全部發(fa)電(dian)量的(de)(de)50%、所對(dui)應(ying)的(de)(de)發(fa)電(dian)裝機占(zhan)總(zong)量的(de)(de)55%。鄭韞哲說：“這其中(zhong)，光(guang)熱發(fa)電(dian)會占(zhan)據相當高的(de)(de)比(bi)例”。

法向直射太(tai)陽輻射（DNI）值是當前(qian)光熱發電(dian)技(ji)術方案選(xuan)擇及經濟評價的重要依據(ju)。國(guo)際上光熱發電(dian)廠址的DNI通(tong)常(chang)在(zai)1800kWh/m2a以(yi)上，我國(guo)首(shou)批示范項目申報時要求1600kWh/m2a以(yi)上，建(jian)議在(zai)1700kWh/m2a以(yi)上。

鄭韞哲預計(ji)：“據初步估算，中國擁有可利用的年DNI＞1700kWh/m2的土地約94萬km2，分布于西(xi)北的新疆、甘肅、內蒙古、青海以及(ji)西(xi)藏等地區。”

以(yi)10萬平方(fang)公里面積計(ji)算(suan)為(wei)例，其年(nian)發電量為(wei)54000×108kWh。按(an)配置儲熱系(xi)統(tong)機組的利(li)用小時(shi)數為(wei)3500計(ji)算(suan)，10萬平方(fang)公里土地可裝機容量約為(wei)15億千(qian)瓦。

“這已是一(yi)個相(xiang)當(dang)巨大的數字。”鄭韞哲說。

他指出，全國很多地(di)區尤其西北部的地(di)方政府(fu)非常(chang)重視發(fa)展光(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)，并紛(fen)紛(fen)制(zhi)訂了很多建設(she)基地(di)的規(gui)劃(hua)(hua)，“電(dian)力(li)規(gui)劃(hua)(hua)設(she)計總(zong)院(yuan)也曾經參與評(ping)審過一些光(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)基地(di)的規(gui)劃(hua)(hua)，比如(ru)甘(gan)肅玉門花海百萬千瓦級光(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)基地(di)規(gui)劃(hua)(hua)、內(nei)蒙古阿(a)拉善盟左旗光(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)示(shi)范基地(di)規(gui)劃(hua)(hua)、青(qing)海省光(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)電(dian)開發(fa)規(gui)劃(hua)(hua)等(deng)”。

高參數、大容量與連續發電是發展方向

隨著(zhu)中(zhong)國光熱發電示范項目(mu)(mu)的建設(she)，也陸續帶動了(le)一批后續項目(mu)(mu)的前(qian)期工作的開展。

鄭韞哲(zhe)介(jie)紹道，去年5月18日，電(dian)力規(gui)劃設計總(zong)院發布了《中國電(dian)力發展(zhan)報告2017》，以塔式光熱發電(dian)機組、12小(xiao)時(shi)儲熱時(shi)間為例(li)，分析(xi)出電(dian)價的各項成本構成。

如電(dian)價構成(cheng)中占(zhan)比較(jiao)大(da)的(de)項目有初始(shi)投資(zi)(zi)(zi)、財務費用、修理費、銷售稅(shui)(shui)金及附加和所得稅(shui)(shui)；主要影響因素包(bao)括(kuo)初始(shi)投資(zi)(zi)(zi)、系統效(xiao)率，年法向(xiang)直接(jie)輻射(she)照度（DNI）、儲(chu)熱(re)時長、融資(zi)(zi)(zi)成(cheng)本、稅(shui)(shui)收政策(ce)等。

“預計到2020年，光(guang)熱(re)發(fa)電的(de)(de)工程造價(jia)會(hui)從(cong)現在的(de)(de)每千(qian)瓦(wa)2.5~3萬(wan)(wan)元(yuan)降(jiang)低(di)(di)到2.1萬(wan)(wan)左右，電價(jia)降(jiang)低(di)(di)至0.87元(yuan)每度電。之所以有這么樂(le)觀(guan)的(de)(de)估計，是基于中國(guo)(guo)風電和光(guang)伏(fu)新能源(yuan)已有的(de)(de)發(fa)展經(jing)驗，光(guang)熱(re)發(fa)電成本下降(jiang)的(de)(de)速度一定要比(bi)國(guo)(guo)外更快。”鄭韞(yun)哲說(shuo)。

高(gao)(gao)參(can)(can)數、大(da)容量、連(lian)續發電(dian)(dian)是光(guang)熱(re)發電(dian)(dian)未來的發展趨勢。鄭(zheng)韞哲(zhe)認為，高(gao)(gao)參(can)(can)數即(ji)為聚光(guang)比高(gao)(gao)、運行溫度(du)高(gao)(gao)和(he)熱(re)電(dian)(dian)轉(zhuan)換效率高(gao)(gao)。“為此，必須(xu)在高(gao)(gao)反(fan)射(she)率高(gao)(gao)精(jing)(jing)度(du)反(fan)射(she)鏡、高(gao)(gao)精(jing)(jing)密度(du)跟(gen)蹤控制(zhi)系統、高(gao)(gao)熱(re)流密度(du)下(xia)的傳熱(re)、光(guang)熱(re)電(dian)(dian)轉(zhuan)換等核(he)心技術和(he)關鍵(jian)設(she)備的研制(zhi)中，加大(da)研發力(li)度(du)。”

大容量則主(zhu)要(yao)指(zhi)發電(dian)(dian)規模大，要(yao)形成吉瓦級的(de)發電(dian)(dian)能(neng)力，主(zhu)要(yao)需降低(di)投資成本(ben)和單位發電(dian)(dian)成本(ben)，逐步具備(bei)與(yu)火力發電(dian)(dian)成本(ben)相當的(de)競(jing)爭能(neng)力。

“連(lian)續發電(dian)則主要(yao)是(shi)提(ti)高儲熱效能(neng)。我相信隨(sui)著光熱發電(dian)的規模化發展以(yi)及成(cheng)本的下降，未來它一定會(hui)成(cheng)為替代(dai)常規化石能(neng)源的重要(yao)清潔(jie)電(dian)能(neng)。”鄭(zheng)韞(yun)哲總結道。