目(mu)前(qian)南非正在建(jian)設全(quan)球第一個混合(he)了(le)光伏和(he)(he)光熱(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)的大型太陽能園(yuan)區(qu)，總裝(zhuang)機達(da)到271MW。該園(yuan)區(qu)由國際知名塔式熔(rong)鹽光熱(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)項目(mu)開(kai)發(fa)商SolarReserve和(he)(he)沙特(te)ACWA電(dian)(dian)力公司共同(tong)開(kai)發(fa)的南非裝(zhuang)機為100MW的塔式熔(rong)鹽光熱(re)(re)電(dian)(dian)站(zhan)Redstone和(he)(he)有SolarReserve和(he)(he)其合(he)作方已(yi)開(kai)發(fa)的75MW的Lesedi光伏電(dian)(dian)站(zhan)和(he)(he)96MW的Jasper光伏電(dian)(dian)站(zhan)組(zu)成，該項目(mu)集聚光太陽能與光伏太陽能于一體，以(yi)最(zui)低成本提供具備(bei)高產能系數的基礎負荷可(ke)再(zai)生(sheng)能源(yuan)，可(ke)完全(quan)取代燃煤發(fa)電(dian)(dian)。
圖(tu)：南(nan)非光伏光熱混合發(fa)電園區想象圖(tu)
無(wu)獨有偶，為(wei)了更好地滿(man)足智(zhi)利北部礦業生(sheng)產的(de)需要，同時(shi)(shi)(shi)降低市場風險(xian)，SolarReserve公司(si)也設計了一種光(guang)(guang)熱(re)光(guang)(guang)伏互補系(xi)統(tong)(tong)(tong)來實現(xian)整體系(xi)統(tong)(tong)(tong)的(de)高效運(yun)營，該設計配置(zhi)了一套裝(zhuang)機規模(mo)為(wei)100MW的(de)光(guang)(guang)熱(re)系(xi)統(tong)(tong)(tong)，同時(shi)(shi)(shi)其將伴(ban)有儲(chu)熱(re)時(shi)(shi)(shi)長達14個小時(shi)(shi)(shi)的(de)熔鹽儲(chu)熱(re)系(xi)統(tong)(tong)(tong)，光(guang)(guang)伏裝(zhuang)機規模(mo)為(wei)75MW。按照(zhao)該設計，光(guang)(guang)伏可(ke)以(yi)在(zai)每天(tian)合(he)適的(de)時(shi)(shi)(shi)間段提供成本(ben)比較低廉的(de)電(dian)力(li)，光(guang)(guang)熱(re)系(xi)統(tong)(tong)(tong)將作為(wei)基礎負(fu)荷(he)進行全天(tian)候運(yun)行，可(ke)以(yi)達到協議滿(man)功率(lv)運(yun)行時(shi)(shi)(shi)間90%左(zuo)右(you)，幾(ji)乎可(ke)以(yi)完(wan)全使(shi)用太陽能(neng)作為(wei)能(neng)源來源來滿(man)足采礦時(shi)(shi)(shi)的(de)全部電(dian)力(li)需要。
而正(zheng)在(zai)建(jian)(jian)設目前全球規模最(zui)大槽塔(ta)混(hun)合光(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)項(xiang)目Noor的摩洛哥在(zai)今年也啟動了光(guang)(guang)伏(fu)光(guang)(guang)熱(re)(re)混(hun)合發(fa)(fa)電(dian)(dian)項(xiang)目NoorMidelt的招標工作，擬建(jian)(jian)兩個集合光(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電(dian)(dian)和光(guang)(guang)伏(fu)發(fa)(fa)電(dian)(dian)技(ji)術為一體的混(hun)合發(fa)(fa)電(dian)(dian)項(xiang)目，其(qi)中(zhong)每個項(xiang)目的光(guang)(guang)熱(re)(re)裝機(ji)在(zai)150MW到190MW之間。據(ju)悉，摩洛哥政府之所以選(xuan)擇開發(fa)(fa)光(guang)(guang)伏(fu)光(guang)(guang)熱(re)(re)混(hun)合電(dian)(dian)站，是希望能(neng)夠在(zai)白天(tian)提供最(zui)便(bian)宜(yi)的電(dian)(dian)能(neng)同時(shi)可以滿足夜晚(wan)的用電(dian)(dian)需求(qiu)。雖然光(guang)(guang)伏(fu)發(fa)(fa)電(dian)(dian)成本目前更低，但(dan)光(guang)(guang)熱(re)(re)電(dian)(dian)站在(zai)配(pei)置(zhi)長(chang)時(shi)間儲(chu)能(neng)系統及(ji)穩定供電(dian)(dian)方面則更具優勢。
目(mu)前(qian)，德國(guo)航空航天中心（DLR）正在(zai)開展(zhan)一項研(yan)究，旨在(zai)分析光伏發(fa)電(dian)和(he)光熱發(fa)電(dian)技術到2030年將呈現(xian)(xian)何種發(fa)展(zhan)趨勢(shi)。而(er)其(qi)先期研(yan)究結(jie)果表明，在(zai)現(xian)(xian)有條(tiao)件下，光熱和(he)光伏相(xiang)結(jie)合(he)是目(mu)前(qian)最具前(qian)景的(de)太陽能發(fa)電(dian)技術路線。光伏發(fa)電(dian)廠直接向電(dian)網供電(dian)，在(zai)用電(dian)高峰期，比如(ru)夜間，光熱將在(zai)夜晚通(tong)過儲熱發(fa)揮其(qi)優勢(shi)。即(ji)使增(zeng)加化(hua)石燃料(liao)補(bu)燃也將相(xiang)對(dui)容易可行，成本不會過高。這個(ge)發(fa)現(xian)(xian)為光熱光伏混合(he)發(fa)電(dian)技術的(de)未來發(fa)展(zhan)提(ti)供了新的(de)支持。
聚光中溫熱利用或將成為奇兵
提起(qi)光熱(re)利用(yong)(yong)(yong)，許多(duo)人首先想到的(de)或許是自家屋頂的(de)太(tai)陽能(neng)熱(re)水器。的(de)確，我國目(mu)前太(tai)陽能(neng)熱(re)利用(yong)(yong)(yong)的(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)領域多(duo)為低溫利用(yong)(yong)(yong)，我國也是全(quan)球最大的(de)太(tai)陽能(neng)熱(re)水器生產國和使用(yong)(yong)(yong)國。而本文主要說的(de)光熱(re)發電則屬于(yu)光熱(re)高溫利用(yong)(yong)(yong)，是光熱(re)利用(yong)(yong)(yong)范疇中(zhong)一(yi)種相(xiang)對高級的(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)形式(shi)。
但光熱(re)(re)(re)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)領域其實是(shi)非常廣的，家用(yong)(yong)(yong)熱(re)(re)(re)水(shui)器(qi)和(he)光熱(re)(re)(re)發電都只是(shi)眾多光熱(re)(re)(re)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)形式中(zhong)的一種(zhong)而(er)已(yi)。具體(ti)來(lai)說，因集熱(re)(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的不(bu)同，太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)熱(re)(re)(re)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)應(ying)用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)不(bu)同的領域。集熱(re)(re)(re)和(he)供應(ying)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)在40-100℃的，稱為(wei)低(di)溫(wen)(wen)熱(re)(re)(re)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)，家用(yong)(yong)(yong)熱(re)(re)(re)水(shui)器(qi)即屬此列(lie)；集熱(re)(re)(re)和(he)供應(ying)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)在100-400℃的，稱為(wei)中(zhong)溫(wen)(wen)熱(re)(re)(re)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)。太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)中(zhong)低(di)溫(wen)(wen)熱(re)(re)(re)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)，主要用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)供熱(re)(re)(re)和(he)制冷。集熱(re)(re)(re)和(he)供應(ying)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)在400-800℃的，稱為(wei)高溫(wen)(wen)熱(re)(re)(re)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)，主要用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)熱(re)(re)(re)發電。
下(xia)面我們主(zhu)要聊(liao)一下(xia)聚光型中溫熱利用系統。
從工作原理來(lai)講(jiang)，聚光型中溫熱(re)利用與光熱(re)發電系統一樣，可(ke)以用槽式、塔(ta)式、碟式和(he)菲涅爾式，可(ke)以使用水、導熱(re)油和(he)熔鹽等(deng)介質(zhi)，通過(guo)熱(re)交換替代其(qi)他能源形式。
但從應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)領域(yu)方(fang)面來講，聚(ju)光型中溫(wen)熱(re)(re)利用(yong)(yong)(yong)(yong)溫(wen)度區間更大，應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)范圍(wei)更廣，也更貼近尋常百姓。可利用(yong)(yong)(yong)(yong)太陽能中溫(wen)系(xi)統提(ti)供工(gong)業熱(re)(re)源的領域(yu)主要(yao)包(bao)括：能源、建(jian)筑(zhu)、食品加工(gong)、海水淡(dan)化(hua)、化(hua)學、造紙、木(mu)材加工(gong)、合成橡膠、紡織(zhi)和煙(yan)草、制冷等，熱(re)(re)能利用(yong)(yong)(yong)(yong)方(fang)式為水蒸氣或熱(re)(re)空氣為主，主要(yao)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)溫(wen)度集中在120~180℃范圍(wei)。
隨著光熱(re)(re)發(fa)電行業逐步走向規模化(hua)，與其(qi)同宗同源的(de)聚光型(xing)中溫熱(re)(re)利用行業必然將(jiang)受到(dao)有益影響而獲(huo)得前所未有的(de)發(fa)展良機，而龐(pang)大(da)的(de)聚光型(xing)中溫熱(re)(re)利用領域的(de)發(fa)展又(you)可(ke)能(neng)將(jiang)帶動光熱(re)(re)發(fa)電行業成(cheng)本的(de)進一步下(xia)降。
數據顯(xian)示(shi)，我國工業(ye)能(neng)源(yuan)消耗量占(zhan)能(neng)源(yuan)消費總量的(de)70%以(yi)上，而(er)(er)工業(ye)用(yong)熱(re)(re)在整個工業(ye)用(yong)能(neng)中(zhong)約占(zhan)50%。近年來，在造紙、食品(pin)、煙草、木材、化工、醫藥、紡織和塑料八大(da)行(xing)業(ye)中(zhong)，工業(ye)熱(re)(re)水、蒸汽和干燥用(yong)能(neng)總量約在4.5億噸標準煤(mei)左(zuo)右(you)，約占(zhan)工業(ye)用(yong)能(neng)的(de)20%，如果10%的(de)能(neng)源(yuan)來自(zi)于太陽能(neng)，則(ze)需(xu)要3億-4億平方米(mi)的(de)集(ji)熱(re)(re)器。而(er)(er)粗略計算來看，首批1.349GW光(guang)熱(re)(re)發電(dian)示(shi)范(fan)項目所需(xu)集(ji)熱(re)(re)面積僅為(wei)1400萬平方米(mi)而(er)(er)已。
此外，工業(ye)鍋爐的(de)用能(neng)(neng)需求(qiu)更(geng)大。據統計,我(wo)國目前在用燃煤(mei)工業(ye)燃煤(mei)鍋爐約(yue)(yue)(yue)(yue)47萬余(yu)臺,每年消耗(hao)標準煤(mei)約(yue)(yue)(yue)(yue)4億(yi)噸,約(yue)(yue)(yue)(yue)占(zhan)我(wo)國煤(mei)炭消耗(hao)總量的(de)1/4；排(pai)放二氧(yang)化(hua)碳(tan)約(yue)(yue)(yue)(yue)占(zhan)全國排(pai)放總量的(de)10%,占(zhan)全國排(pai)放總量的(de)21%。若全國鍋爐都能(neng)(neng)與太(tai)陽能(neng)(neng)相結合(he),一年節約(yue)(yue)(yue)(yue)原煤(mei)約(yue)(yue)(yue)(yue)4000萬噸,減排(pai)二氧(yang)化(hua)碳(tan)約(yue)(yue)(yue)(yue)8000萬噸。太(tai)陽能(neng)(neng)產(chan)業(ye)的(de)市場總量超過萬億(yi)。
2015年11月(yue)，國家能源局、國家發改委、環(huan)保(bao)部(bu)等七部(bu)委聯合(he)發布《燃(ran)煤鍋爐節能環(huan)保(bao)綜合(he)提升(sheng)工程(cheng)實施方案》，規劃到2018年，推廣(guang)高(gao)效鍋爐50萬噸(dun)(dun)(dun)，淘汰落后(hou)燃(ran)煤鍋爐40萬噸(dun)(dun)(dun)，完(wan)成節能改造40萬噸(dun)(dun)(dun)，提高(gao)燃(ran)煤工業鍋爐運營(ying)效率6個百(bai)分(fen)點，計劃節約(yue)4000萬噸(dun)(dun)(dun)標準煤。
而通過(guo)利用太陽能鍋爐(lu)以(yi)淘汰燃(ran)煤鍋爐(lu)的(de)思路有(you)不少(shao)企業已經開(kai)始嘗(chang)試并取得(de)了(le)良好效(xiao)果(guo)。例(li)如(ru)山東禹城魯銀集團便(bian)投資96萬元建設了(le)太陽能集熱系(xi)統以(yi)替代(dai)原有(you)2臺燃(ran)煤鍋爐(lu)，每天(tian)可將(jiang)48噸(dun)20攝氏度的(de)水升溫到80攝氏度，每年可節(jie)約(yue)(yue)燃(ran)煤300噸(dun)以(yi)上，減少(shao)粉塵排放(fang)4.3噸(dun)，減少(shao)二氧化(hua)硫排放(fang)2.5噸(dun)。該項(xiang)目每年可節(jie)約(yue)(yue)蒸汽費(fei)23萬元，取得(de)了(le)良好的(de)社會(hui)效(xiao)益和(he)經濟效(xiao)益。
國家發展和(he)改革委員會能(neng)源研究所副研究員胡(hu)潤(run)青(qing)曾表示，隨著太陽能(neng)熱(re)利(li)用技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)進(jin)(jin)步，特別是太陽能(neng)中高(gao)溫熱(re)利(li)用技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)進(jin)(jin)步，太陽能(neng)熱(re)利(li)用的(de)(de)(de)應用領域不斷(duan)拓(tuo)展，從(cong)傳統(tong)(tong)的(de)(de)(de)民用熱(re)水拓(tuo)展到建筑(zhu)供暖、工業熱(re)水、制冷、發電(dian)等(deng)更多的(de)(de)(de)領域。太陽能(neng)熱(re)利(li)用的(de)(de)(de)應用觀念也(ye)在發生著轉變，從(cong)傳統(tong)(tong)的(de)(de)(de)以太陽能(neng)為(wei)主的(de)(de)(de)熱(re)水系(xi)統(tong)(tong)，轉變為(wei)以太陽能(neng)作為(wei)常規能(neng)源系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)(de)基礎能(neng)源和(he)輔助(zhu)能(neng)源。
總(zong)體(ti)說(shuo)來(lai)，聚(ju)光(guang)(guang)(guang)中溫(wen)熱利用(yong)的(de)應用(yong)領域和市場空(kong)間都相當驚人，與光(guang)(guang)(guang)熱發電(dian)一(yi)樣(yang)，目前成(cheng)本應該(gai)是行業(ye)(ye)(ye)發展(zhan)的(de)最大障礙。但由于聚(ju)光(guang)(guang)(guang)系(xi)統組成(cheng)相近，光(guang)(guang)(guang)熱發電(dian)行業(ye)(ye)(ye)啟動(dong)所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)規模(mo)化效(xiao)益也勢(shi)必將對聚(ju)光(guang)(guang)(guang)中溫(wen)熱利用(yong)行業(ye)(ye)(ye)帶(dai)來(lai)一(yi)定(ding)利好，而這一(yi)巨大市場體(ti)量的(de)行業(ye)(ye)(ye)一(yi)旦獲得發展(zhan)，所(suo)帶(dai)來(lai)的(de)規模(mo)化效(xiao)益將更大，或將反過來(lai)帶(dai)動(dong)光(guang)(guang)(guang)熱發電(dian)行業(ye)(ye)(ye)的(de)進一(yi)步發展(zhan)，如此循環，一(yi)場光(guang)(guang)(guang)熱依(yi)靠自身不同利用(yong)形式互相促進的(de)良性發展(zhan)模(mo)式有(you)望上演(yan)。
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