光热发电及熔盐的应用前景

史忠录，杜佩英，屈小荣，马彦军

(1.青海盐湖工业股份有限公司，青海 格尔木 816099；2.青海省盐湖资源综合利用重点实验室，青海 格尔木 816099；3.青海省盐湖资源综合利用工程技术研究中心，青海 格尔木 816099；4.国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心，青海 格尔木 816099)

1 前言

为了保护人类环境，实现经济的可持续发展，减少不可再生化石能源的耗用，大力开发利用清洁、干净的新能源和取之不尽的可再生能源，已经成为当前世界普遍关注的热点问题。在众多的新能源中，太阳能由于其无与伦比的独特优势，正受到越来越多的关注。太阳能光热发电是一种可调、稳定、环保的新能源电力生产技术，作为可再生能源技术的重要分支之一，光热发电技术优势明显，产业经济辐射力强，已成为全球多个国家重点支持发展的战略性新兴产业，国际能源署更预测到2050年，光热发电可贡献全球11%的电力需求。

2 全球太阳能光热发电现状

熔盐在光热发电中的应用，截止2017年底全球光热装机规模已达到了5 133 MW。随着摩洛哥NOOR2和摩洛哥NOOR3的投产以及我国中广核50 MW的投产，估计规模会有一个比较大的增长。全球光热发电以槽式为主，占比达到80%以上，最近再建项目有比较大的涨幅，但是仍然以槽式为主，从全球光热发电现状来看西班牙最多，达到了230万kW，美国180万kW左右，其他国家光热发电比较少。西班牙200 MW的光热发电是目前全球唯一参与光热发电平衡的项目，摩洛哥NOOR2二期的槽式电站是全球最大的20 MW的电站，摩洛哥NOOR3三期在建，是目前最大的塔式电站，由中国和西班牙承建的EPC项目。目前全球最大的光热发电项目是阿联酋迪拜太阳能园区第四期700 MW光热发电项目。全球光热发电趋势见图1。

3 我国太阳能光热发电的现状

由于各方面的原因，我国已建成的光热发电项目较少，投入发电系统的主要是八达岭1 MW塔式电站、首航节能10 MW天津滨海新区塔式熔盐电站，及2018-07投入的兆阳的线性菲涅尔供暖取热的发电项目，其余一些都是还没入网的实验项目。

我国于2016-09启动了首批20个光热发电项目，总装机容量1.349 GW，发电价格定为1.15元/kW·h，当时确定7个槽式发电、4个线性菲涅和9个塔式光热发电，经过一年多的建设，其中有16个项目在继续进行建设，4各项目由于种种原因已退出项目建设。目前首批光热发电项目的调整为16个项目后总装机容量1.014 GW，塔式7个、槽式2个、线性菲涅2个，其中，分布区域为甘肃8个、青海4个、河北3个、内蒙1个、新疆1个。熔盐储能在青海省海西州作的多能互补、多能集成优化示范项目，是以风、光、热、储为主导的纯清洁能源基地。光伏发电项目200 MW，风电项目400 MW，光热发电项目50 MW、蓄电池储能电站50 MW，总装机容量700 MW(图2)。该项目充分体现了多能互补的优势，多能互补、多能集成优化示范项目实现后可以作为电网高峰时的调峰和调频的作用，项目即节能环保又能充分发挥西部的太阳能光热、风能的优势。

图2 我国部分省、自治区太阳能光热发电趋势图Fig.2 Trend map of solar photoelectric heating in some provinces in China

4 光热发电在我国的发展前景

2018-06，在北京召开的中国光热电站大会暨CSPPLAZA年会上，全球能源互联网发展合作组织的《构建全球能源互联网，促进光热发电大规模发展》报告中对全球电源装机预测2050年为3.67×105亿W，全球清洁能源装机占比：2030年前超过化石能源，2050年达到83%。其中,光热发电作为灵活性调节装机保持在1/3以上，预计2035年灵活性调节装机比例达到44%，其中，光热1.2×104亿W；2050年灵活性调节装机比例达到35%，其中，光热3.2×104亿W。我国具有较好的光热发电资源，其中，光热热源较好的面积达到84万km2，10万km2面积的年发电量预计5 400×108kW·h。按照配置储热系统装机组的利用小时数为3 500 h计算，10万km2土地可装机容量约为1.5×104亿W。甘肃阿克塞光热资源条件非常好，土地全是隔壁沙滩，特备适合太阳能光热发电。我国的新疆哈密地区的发电条件也十分优越，新疆地区计划2020年规划利用太阳能光热发电达到2 GW；新疆哈密市中长期光热发电开发规划报道，新疆当地资源可支撑200 GW光热发电的条件，规划至2030年装机容量20 GW。光热发电作为一种新兴的、清洁的可再生能源，可以向电网提供清洁、稳定、可调峰的优质电力等同于实现用清洁的电能替代常规化石能源；采用光热发电技术可减少同期二氧化碳等废气的排放，并且在其运行期间没有固体垃圾产生，对于保护生态环境，实现和谐社会具有积极意义。光热发电技术在未来的研发和应用中，将朝着“高参数、大容量、连续发电”这三个技术方面发展。

5 熔盐在太阳能光热发电中的应用

熔盐在储热技术中的应用，主要以三种形式存在，储热介质的要求是储热密度大，稳定性好，无毒、无腐蚀、不易燃烧、且价格低廉，导热油系数大，能量可以及时地储存或取出，不同状态间转化时、材料体积变化要小，合适的使用温度。熔盐的优点是传热性能好，饱和蒸气压低，温度高，寿命长，缺点是凝固点高，防凝要求高，某些熔盐的腐蚀性强。我国在建的第一批光热发电示范项目中，除张北华强50 MW项目采用其他储热技术，其余全部采用了熔盐储热技术，由此可见熔盐的储能技术是非常实用的。

6 结论

太阳能光热发电方式具有与现有电网匹配性好、光电转化率高、可连续稳定和调峰发电的能力、发电设备生产过程绿色环保等其他方式不可比拟的优势，因此成为今后新能源领域开发应用的热点，各国都出台了相应的经济扶持和激励政策，全球总装机规模持续上升，呈现出一种蓬勃发展的景象。