浅析国内太阳能光热发电项目发展前景及存在的问题

彭兴波

【摘 要】论文简述了太阳能光热发电系统情况，分析该体系的优势及当前遇到的发展瓶颈，比较其与光伏发电的差异点，并结合当地实际需求，探讨在园区推进该项目的可行性。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，降低太阳能发电的成本。这种形式的太阳能利用还有一个较大的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。

【Abstract】 The paper briefly introduces the situation of solar photothermal power generation system， analyzes the advantages of the system and the development bottleneck encountered at present， compares the differences between solar photothermal power generation and photovoltaic power generation. And combined with the actual local needs， the paper explores the feasibility of advancing the project in the park. The technology of solar thermal power generation avoids the expensive technology of photoelectric conversion of silicon crystal and reduces the cost of solar power generation. Another advantage of this form of solar energy utilization is that the water burned by the solar energy can be stored in huge containers ， and can still drive the turbine to generate power in a few hours after sunset.

【关键词】太阳能；光热发电；发展前景；存在问题

【Keywords】 solar energy； photothermal power generation； development prospect； existing problems

【中图分类号】TM615 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）06-0181-02

1 太阳能光热发电现况

聚光型太阳能发电是利用聚光器将太阳光汇聚起来，生成高密度的能量，期间，利用工作流体将之转化成热能蒸汽，再以涡轮增压机等转变成机械能，最终实现电力输出。光热发电的有利之处在于电力输出稳定，既可以用作基础电力、亦可以作为调峰；另外，其储能（储热）配置技术业已成熟，完全可满足夜间持续发电需求。

通过利用太阳能，有助于保护环境，节约化石能源。然而，曾被专家学者大力推崇的光热发电，相比较而言却不够红火。浅析原因如下：

1.1 技术突破存在瓶颈，升级较为缓慢

光热发电产业发展前景可期，然而技术方面却没有突破性的升级。纵观世界范围，发达国家的光热发电领域时常出现技术上的阶段性突破，从而得以提高发电质量。而国内发电产业的发展主要仍依靠规模化的低端运作。

槽式太阳能热发电技术，是目前最为成熟，也广泛应用于商业化的太阳能光热发电技术，其整体装置所需的构件较为简洁，聚光器部件加工简单成本不高，易形成批量生产。光热虽属于新能源范畴，但其参照标尺并非光伏及风电，而是传统燃煤电站。其自身储能属性决定了光热发电（这里仅泛指自带储能的电站，斯特林碟式不做分析）可以平稳输出。因而，风电光伏范畴内的优势，如弃风弃光，并不适用于光热发电。无论塔式还是槽式，工艺相对复杂，目前能掌握此核心技术的在国际上也不为多见。

相较来说，光伏只有光伏组件+逆变器两种必要器件，光热按技术流派要么是集热器+热交换器+汽轮机+加发电机，要么是集热器+斯特林发动机+发电机。显然不如光伏简洁，各环节的标准化需要多个相关行业完成大量的匹配工作。

1.2 行业门槛相对略高，专业经验不足

我国的光热发电产业起步比较晚，但是在建设和规划的光热发电装机容量早已位居于世界前列。我们的技术还不成熟，依然缺乏经验，尤其是大规模设计作业的经验，这些经验都需要后期的操作去累积。我国的太阳能资源丰富，主要是我国西部以及山西北部以上地区，近年来，太阳能的推广在我国境内开始大规模的发展。缺乏經验的我们更多的还是盘踞于我国西部，其他的项目不足1MW，这样的“大规模”就是缺乏经验的表现。

1.3 DNI相较海外光热市场偏低

从最基本的光资源角度看，根据国外文献资料，定义DNI值在1800kWh/m2/yr以上的地区适宜建设太阳能热发电站，1600kWh/m2/yr～1800kWh/m2/yr的地区可以建设太阳能热发电站。据CSPPLAZA《从DNI角度看二批光热示范项目可能集中在哪些区域？》一文，中国目前正在开展示范项目开发的大部分地区的DNI值在1800kWh/m2/yr左右，多风沙、扬尘、冬季气温极低，昼夜温差较大，同等发电量，需要投资更高，从而提高了发电成本。与此同时，这样的建设环境对电站建设和运维要求也更高。涉及高温熔融材料，除斯特林式外，在人口密集区域建设目前较为困难，而国内适合建设的区域大多已经弃风弃光很严重了。

1.4 市场尚不成熟，运作过程较为烦琐缓慢

成熟的市場标志着一个产业的成熟，而目前太阳能光热发电项目尚不具备完整的系统和成熟的市场，国内当下光热发电应用的范围仍较为狭窄，多处于探索尝试阶段。

我国光热首批示范项目1.35GW中部分项目预计2018年建设完毕，第二批有望在2018年上半年推出。首批示范项目推进速度略缓慢于预期，遇到的困难主要为项目前期土地等手续办理周期较长、融资缓慢、部分技术工作成熟度不够等。

国家的首批示范电站的电价是1.15元/度，这个价格，也使得不少谨慎的投资者略有退缩，同时更淘汰掉一批浑水摸鱼的投资者，而当前，首批项目的关键点在于融资环节。未来1-2年，如果首批开工的几个电站能顺利发电并平稳运行，大范围上马光热电站将顺势而为。

1.5 相关专业人才储备不足

光热发电产业的繁荣是我们可以预见的发展趋势。光热发电产业大规模的推行需要大量的相关人才。我国境内目前所拥有的人才还无法支持我国光热发电产业的发展，需要培养和引进更多的人才。和国外发达国家在工艺技术及理论研究方面长达50多年的积累相比，我国太阳能光热发电正处于发展初期，技术成熟度不够，人才培养体系不完整，从师资力量到从业人员储备都不足。

2 多举措加快太阳能光热技术的发展

2.1 加强研发投入，掌握光热发电关键技术

参与国际学术研讨、技术交流，学习技术领先国家如美国、西班牙等在大规模光热电站运维方面的经验，开展商业化运作，集中力量提高开发设计、施工运维等方面的能力。目前，以国际研发热门技术而言，主要集中于控制系统、涂层、辐射吸收材料、聚光镜、热循环等方面，关键设备检测实验室的建设，对集热管热学测试、聚光镜光学性能测试等将有利于适应科研及市场需求。

2.2 制定多期规划，加强对新能源电力的利用

随着光热发电装机容量的增加，电能存储，特别是大规模存储问题尚未解决，仅靠光热电站单一设备很难做到完全存储大量的电能，因此，电力部门做好发电预测工作，考虑变化趋势，制定切实可行的光热发电近、中、远期规划，十分重要。一方面要确保电能质量，另一方面也要注意减少包括光热发电在内的各类新能源发电的浪费。在光热电站选址方面，西北部地区日照足，人口密度小，聚光镜产生的光照散射对建筑、环境影响较低。但风沙的侵蚀可能会对聚光镜面和控制设备造成一定的影响，在这些地区建设光热电站时，应充分考虑当地环境因素，提供专门的防风沙保护措施，提高电站使用寿命。

2.3 加大对专业人才的培养力度，提高人才储备

在高校或者技术型院校开设专业课程，多参与国际光热技术研究，随时跟踪掌握最新理论知识，并加强理论结合实际的业务工作。政府应该从人才的培养上，从课题的承接上，从国家课题的评审工作上，从高校、科研机构中做大文章，从而真正实现“蓝天工程”。

3 国内太阳能光热发电产业前景展望

根据国家能源局《太阳能利用“十三五”发展规划（征求意见稿）》，“十三五”光热装机规模到2020年完成10GW。按当前光热电站建设每瓦30元的造价水平，短期1吉瓦示范项目对应300亿元投资市场规模，而到2020年的10 GW目标对应的总市场容量接近3000亿元，考虑造价成本的降低因素，空间也可超千亿元，我国光热发电已经开启新的历史转折。

预计2018年全球光热市场将会维持回升态势。确信在我国政府和企业的共同努力下，太阳能光热发电产业必将在我国能源利用中发挥越来越重要的作用，未来发展前景广阔。

4 立项光热发电项目，推进供热联动

光热的热电联产对太阳能的利用效率高，也可以作为平稳的基础能源。以烟台化学工业园为例，当前主要热源为万华氯碱热电，2017年，园区内企业用工业蒸汽570万吨，预计2021年园区的工业蒸汽需求量将达到2200万吨/年，万华乙烯项目投产后，基本可以满负荷使用，因而对工业蒸汽的需求进一步提高。在太阳能光热发电中，发电连续性主要是靠提高储热效能，目前蓄热介质有蒸汽、导热油和熔融盐等，而蒸汽正可以替代天然气满足不少工业企业需求，并以其相对较低的价格拥有更大优势。

太阳能光热发电能够和现有电网很好地配套、拥有较高光电转化率、可连续稳定和调峰发电的能力、发电设备生产过程中相对绿色环保等有利优势。太阳能光热发电产业以其广阔的市场前景和巨大的发展潜力，必将成为未来新能源产业应用的重点，并将在未来低碳革命中扮演越来越重要的角色。