要實(shí)現(xiàn)我國能源發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，“十四五”期間太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)比重必將進(jìn)一步提升。然而，光伏發(fā)電和風(fēng)電的間歇特性，需要配套儲能電站才能承擔(dān)電力保障，因此，電力系統(tǒng)對儲能電站容量的需求也將隨之越來越大。光熱發(fā)電集發(fā)電與儲能為一身，是可以提供可靠電力和靈活調(diào)節(jié)特性的可再生能源發(fā)電方式，是實(shí)現(xiàn)我國能源轉(zhuǎn)型不可或缺的重要技術(shù)手段。
（文丨電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院 孫銳）
一、發(fā)展光熱發(fā)電的必要性
1.聚光儲熱發(fā)電的技術(shù)優(yōu)勢
光熱發(fā)電最主要的技術(shù)優(yōu)勢是通過配置儲熱系統(tǒng)，機(jī)組的發(fā)電功率穩(wěn)定可靠，基本不受光照強(qiáng)度變化的影響，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)24小時(shí)發(fā)電，并具有優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能，是極具發(fā)展前景的可再生能源發(fā)電技術(shù)。
（1）出力穩(wěn)定
光熱發(fā)電機(jī)組配置儲熱系統(tǒng)，發(fā)電功率穩(wěn)定可靠，當(dāng)儲熱系統(tǒng)容量足夠大時(shí)，光熱發(fā)電機(jī)組可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電。因此，它可以在電網(wǎng)中承擔(dān)基本負(fù)荷。
（2）調(diào)峰性能優(yōu)異
光熱發(fā)電機(jī)組啟動時(shí)間、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍等性能優(yōu)于燃煤機(jī)組，可參與電網(wǎng)調(diào)峰。光熱發(fā)電機(jī)組的優(yōu)良調(diào)峰性能，可增強(qiáng)電力系統(tǒng)消納新能源電力的能力，減少棄風(fēng)、棄光損失。
（3）參與電力系統(tǒng)調(diào)頻
光熱發(fā)電可根據(jù)電網(wǎng)用電負(fù)荷的需要，快速地調(diào)節(jié)汽輪發(fā)電機(jī)組的出力，參與電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻和二次調(diào)頻，還可為電力系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)動慣量支撐，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
（4）可應(yīng)對極端天氣條件
在風(fēng)電和太陽能發(fā)電比重較大的電網(wǎng)中，在連續(xù)的極端氣象條件下，電力系統(tǒng)缺少發(fā)電功率時(shí)，光熱發(fā)電機(jī)組可以作為應(yīng)急保障發(fā)電機(jī)組，利用天然氣加熱熔鹽（或?qū)嵊停瑢?shí)現(xiàn)機(jī)組滿負(fù)荷穩(wěn)定發(fā)電。光熱發(fā)電機(jī)組要具備這種發(fā)電模式，僅需具備天然氣供給條件并配置備用的天然氣熔鹽（或?qū)嵊停┘訜釥t，備用成本低。
（5）可兼做儲能電站
光熱發(fā)電機(jī)組配置大容量熔鹽儲熱系統(tǒng)，具備利用夜間棄風(fēng)電力加熱熔鹽進(jìn)行儲能的條件，在次日早高峰時(shí)段利用儲熱系統(tǒng)發(fā)電，從而起到儲能電站的作用。在這種模式下，其新增投資成本只有額外增加的熔鹽電加熱設(shè)備。
2.光熱發(fā)電在國際上的發(fā)展現(xiàn)狀
截至2020年3月底，全球光熱發(fā)電裝機(jī)約6550MW，主要分布在西班牙、美國、中國、摩洛哥、南非、印度、以色列和阿聯(lián)酋等國家。全球在建的光熱發(fā)電機(jī)組主要分布在阿聯(lián)酋、摩洛哥、智利、中國和希臘等國家。全球部分光熱發(fā)電項(xiàng)目見表1。
3.我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)在國際市場上的地位
“十三五”期間，我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，其核心技術(shù)和設(shè)備已走向國際市場，其具有很大的成本優(yōu)勢，已成為國際光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)，有力推動了國際光熱發(fā)電成本的下降。
摩洛哥努奧二期200MW槽式光熱發(fā)電機(jī)組和努奧三期150MW熔鹽塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目分別為目前世界上單機(jī)最大的槽式和塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目，我國山東電建三公司與西班牙SENER公司聯(lián)合承擔(dān)了總承包工作，西北電力設(shè)計(jì)院有限公司參與了工程設(shè)計(jì)工作。
阿聯(lián)酋迪拜950MW太陽能光熱光伏混合發(fā)電項(xiàng)目（1×100MW熔鹽塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目、3×200MW導(dǎo)熱油槽式光熱發(fā)電項(xiàng)目和250MW光伏發(fā)電項(xiàng)目組成）為全球最大裝機(jī)規(guī)模光熱發(fā)電項(xiàng)目，上海電氣電站集團(tuán)承擔(dān)總承包工作，國內(nèi)多家設(shè)計(jì)單位和設(shè)備廠家參與建設(shè)工作。中國絲路基金參與投資該項(xiàng)目，中國工商銀行、中國銀行和中國農(nóng)業(yè)銀行等中資銀行提供超過70%的貸款。通過融資、稅收和土地一系列優(yōu)惠政策，該項(xiàng)目電價(jià)僅為7.3美分/kWh。
中國葛洲壩集團(tuán)國際工程有限公司和浙江中控太陽能技術(shù)有限公司作為聯(lián)合體中標(biāo)了希臘MINOS 50MW熔鹽塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目的總承包合同，開創(chuàng)了中國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)以“技術(shù)+設(shè)備+工程”模式走向國際市場的先河。
二、我國發(fā)展光熱發(fā)電的有利條件
1.我國的資源條件
我國具有豐富的太陽能直接輻射資源，主要分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)西北部、甘肅省西部、青海省的柴達(dá)木盆地和新疆維吾爾自治區(qū)東部。同時(shí)，這些地區(qū)具有廣袤的未利用土地資源，具備大規(guī)模開發(fā)光熱發(fā)電基地的條件。目前，地方政府已規(guī)劃10余個光熱發(fā)電基地，總規(guī)劃容量60GW，“十四五”期間可供開發(fā)的規(guī)模超過8GW。
根據(jù)對以上地區(qū)土地資源、水資源及用水指標(biāo)調(diào)研，內(nèi)蒙、甘肅、青海、新疆哈密和兵團(tuán)十三師等地區(qū)可支撐光熱發(fā)電的發(fā)展規(guī)模如表2所示。
2.我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和優(yōu)勢
我國經(jīng)過10余年的技術(shù)開發(fā)，已經(jīng)掌握了光熱發(fā)電的核心技術(shù)，特別是“十三五”期間，在國家能源局組織的第一批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目的帶動下，我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，涌現(xiàn)出眾多的專業(yè)從事光熱發(fā)電技術(shù)開發(fā)和設(shè)備制造的企業(yè)，開發(fā)了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和專用設(shè)備。經(jīng)國外第三方檢測，國內(nèi)生產(chǎn)的光熱發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備（集熱管、集熱器、定日鏡等）的技術(shù)參數(shù)及關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)已與國際成熟供貨商產(chǎn)品相當(dāng)。吸熱器、換熱器、汽輪發(fā)電機(jī)組及其輔機(jī)等設(shè)備制造技術(shù)與傳統(tǒng)火力發(fā)電行業(yè)差異不大，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)已經(jīng)開發(fā)了光熱發(fā)電相關(guān)設(shè)備，可以滿足大規(guī)模發(fā)展光熱發(fā)電的市場需求。第一批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目中使用的設(shè)備、材料國產(chǎn)化率超過90%。有關(guān)光熱發(fā)電工程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、安裝、運(yùn)行維護(hù)及性能驗(yàn)收等標(biāo)準(zhǔn)正在陸續(xù)編制，逐步建立和完善光熱發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)體系。
2018年底并網(wǎng)發(fā)電的示范項(xiàng)目，經(jīng)過約半年時(shí)間的善后工作，已投入商業(yè)運(yùn)行，運(yùn)行情況良好。以中控德令哈50MW為例，從2019年9月底移交生產(chǎn)并進(jìn)入為期一年的性能考核期，截止到2020年3月26日，除了受天氣影響外，沒有因設(shè)備故障而影響發(fā)電，實(shí)際運(yùn)行158天，累計(jì)發(fā)電量7486.96萬千瓦時(shí)，平均發(fā)電量達(dá)成率97.06%，其中2020年前三個月的發(fā)電量達(dá)成率超過100%。驗(yàn)證了我國自主研發(fā)的光熱發(fā)電技術(shù)及裝備的可靠性和先進(jìn)性。一些從事光熱發(fā)電技術(shù)開發(fā)、設(shè)備制造、工程設(shè)計(jì)、施工安裝的企業(yè)已經(jīng)參與到國際市場競爭中，有些企業(yè)已經(jīng)成為國際光熱發(fā)電項(xiàng)目的供貨商。我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)已成為實(shí)施“一帶一路”戰(zhàn)略的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。
3.我國光熱發(fā)電的成本下降趨勢
2018年12月31日以前投運(yùn)的第一批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目執(zhí)行含稅上網(wǎng)電價(jià)1.15元/千瓦時(shí)。通過示范項(xiàng)目建設(shè)，國內(nèi)光熱發(fā)電行業(yè)初步實(shí)現(xiàn)了設(shè)備材料的批量化生產(chǎn)和生產(chǎn)工藝流程的優(yōu)化，目前開展前期工作的光熱發(fā)電項(xiàng)目的初始投資成本相比光熱發(fā)電示范項(xiàng)目有了進(jìn)一步降低。以在甘肅玉門地區(qū)某100MW熔鹽塔式光熱發(fā)電機(jī)組（配置12小時(shí)的熔鹽儲熱系統(tǒng)）為例，設(shè)計(jì)年發(fā)電量約3.9億千瓦時(shí)，按經(jīng)營期25年，項(xiàng)目資本金財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率10%測算，項(xiàng)目經(jīng)營期含稅上網(wǎng)電價(jià)約1.03元/千瓦時(shí)。
隨著未來我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大和技術(shù)的不斷提高，光熱發(fā)電成本下降空間很大。以2018年投運(yùn)的光熱發(fā)電項(xiàng)目的技術(shù)和政策等邊界條件為基礎(chǔ)，對國內(nèi)光熱發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電價(jià)趨勢進(jìn)行預(yù)測，當(dāng)我國累計(jì)光熱發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到6.5GW時(shí)，光熱發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)會下降到約0.76元/kWh。
三、光熱發(fā)電的作用和發(fā)展定位
1.提升跨區(qū)域輸電的可再生能源比重
結(jié)合我國西電東送戰(zhàn)略，在西北的電力外送通道送出端規(guī)劃一定比例的光熱發(fā)電機(jī)組，通過配置12小時(shí)及以上的儲熱系統(tǒng)，可替代燃煤機(jī)組為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，可顯著提升輸電通道的可再生能源電力比重，與配置光伏+電池儲能電站相比，具有更好的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。與此同時(shí)，光熱發(fā)電作為同步發(fā)電機(jī)電源，可為系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)動慣量和必要的頻率、電壓響應(yīng)，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)保障。
2.滿足電力系統(tǒng)調(diào)峰的迫切需求
與燃煤發(fā)電機(jī)組相比，光熱發(fā)電機(jī)組具有啟停時(shí)間更短、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍更廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)速率更快等優(yōu)點(diǎn)，具有更好的調(diào)節(jié)性能。
在電力系統(tǒng)中光伏發(fā)電出力較高時(shí)，光熱發(fā)電機(jī)組可將太陽能資源以熱能的形式儲存在儲罐中，機(jī)組降低出力運(yùn)行，為光伏發(fā)電讓出發(fā)電空間。晚高峰時(shí)段，通過儲熱系統(tǒng)發(fā)電，滿足電網(wǎng)晚高峰負(fù)荷需求。電網(wǎng)夜間進(jìn)入低谷負(fù)荷期間，光熱發(fā)電機(jī)組可以停機(jī)，給風(fēng)電讓出發(fā)電空間。因此，通過調(diào)峰運(yùn)行，光熱發(fā)電可增強(qiáng)電力系統(tǒng)消納可再生能源電力的能力，減少棄風(fēng)、棄光造成的電力損失。
3.消納燃煤發(fā)電裝備制造業(yè)過剩產(chǎn)能
近年來，我國煤電全產(chǎn)業(yè)鏈面臨產(chǎn)能過剩局面，“十四五”期間預(yù)計(jì)煤電新增裝機(jī)容量有限，而國內(nèi)哈爾濱電氣、東方電氣和上海電氣等主機(jī)廠及為燃煤電廠配套的輔助設(shè)備和材料廠商，每年的產(chǎn)能在1億千瓦以上，煤電裝機(jī)斷崖式下滑，國內(nèi)電力裝備制造業(yè)面臨巨大產(chǎn)能過剩壓力。
光熱發(fā)電的吸熱器、換熱器、汽輪發(fā)電機(jī)組及其輔機(jī)等設(shè)備制造技術(shù)與傳統(tǒng)火力發(fā)電行業(yè)差異不大，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)已經(jīng)開發(fā)了用于光熱發(fā)電的設(shè)備，第一批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目中使用的設(shè)備、材料國產(chǎn)化率超過90%。這些設(shè)備和材料，均來源于我國的煤電產(chǎn)業(yè)鏈中的過剩產(chǎn)能企業(yè)，光熱發(fā)電項(xiàng)目有效帶動了燃煤發(fā)電裝備制造業(yè)過剩產(chǎn)能的轉(zhuǎn)型。
4.提高我國機(jī)電裝備國際市場占有率
長期以來，我國與“一帶一路”沿線國家在電力方面的合作以煤電為主，近幾年每年出口燃煤機(jī)組容量600～1000萬千瓦。為了減緩全球氣候變暖，控制溫室氣體排放已成為國際共識。隨著各國對碳減排力度的加大，大力推動可再生能源發(fā)電成為發(fā)展趨勢，我國出口海外的燃煤發(fā)電裝備和工程也將隨之減少。
在北非及中東地區(qū)、非洲南部、澳洲、北美洲西南部、南美洲中南部等地區(qū)擁有豐富的太陽能直接輻射資源和未利用土地資源，隨著光熱發(fā)電在高比例可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中作用的凸顯，上述地區(qū)國家對光熱發(fā)電愈加青睞，工程項(xiàng)目也將日趨增多。
“十四五”期間保持我國一定的光熱發(fā)電新增裝機(jī)規(guī)模，促進(jìn)我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和邊際成本下降，可以進(jìn)一步提升國內(nèi)光熱發(fā)電技術(shù)開發(fā)、設(shè)備制造、工程設(shè)計(jì)和施工安裝的國際競爭力，有利于擴(kuò)大國內(nèi)機(jī)電裝備在國際市場上的份額，為“一帶一路”倡議的實(shí)施提供強(qiáng)有力的支持，為全球能源轉(zhuǎn)型做出貢獻(xiàn)。
四、關(guān)于光熱發(fā)電的幾點(diǎn)建議
1.發(fā)展區(qū)域
我國甘肅西部、新疆東部、青海西北部和內(nèi)蒙西部等地區(qū)具有豐富的太陽能和風(fēng)能資源，自2006年以來，風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電迅猛增長，但與之相伴而生的是棄風(fēng)、棄光等問題日益突出。為實(shí)施西電東送戰(zhàn)略，國家規(guī)劃建設(shè)了多條特高壓電力外送通道（如：酒泉至湖南的祁韶線、哈密至鄭州的哈鄭線、上海廟至山東的特高壓直流輸電線路、青海至河南的特高壓直流輸電線路等），由于當(dāng)前全國煤電機(jī)組過剩，導(dǎo)致送出端的部分煤電機(jī)組緩建，致使外送通道送電功率未達(dá)到設(shè)計(jì)能力，同時(shí)由于調(diào)峰電源的不足，影響了可再生能源電力的外送。
光熱發(fā)電是集發(fā)電和儲能為一身的可再生能源發(fā)電方式，完全可以替代燃煤發(fā)電機(jī)組，在輸電通道中發(fā)揮穩(wěn)定功率、靈活調(diào)節(jié)的作用。因此，建議在電力外送通道的送出端，有序開展光熱發(fā)電機(jī)組的建設(shè)，以光熱發(fā)電機(jī)組替代燃煤機(jī)組，可顯著提高可再生能源的輸送比重。
2.發(fā)展規(guī)模
為充分發(fā)揮光熱發(fā)電技術(shù)優(yōu)勢，促進(jìn)新能源消納，助力國家能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又能促進(jìn)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)健康發(fā)展，到2025年底,光熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量力爭達(dá)到6.3GW。其中，青海海西州和海南州2GW，甘肅酒泉、張掖、金昌和武威地區(qū)2GW、新疆哈密地區(qū)2GW、內(nèi)蒙古阿拉善盟和巴彥淖爾0.3GW。
3.項(xiàng)目用地政策
盡管光熱發(fā)電項(xiàng)目使用的土地是沙漠、戈壁等國有未利用土地，但是根據(jù)目前光熱發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)施情況，一些項(xiàng)目的用地費(fèi)用在發(fā)電成本中約占5.72%，與其他國家的光熱發(fā)電項(xiàng)目用地費(fèi)用為零相比，提高了上網(wǎng)電價(jià)約0.075元/kWh。為降低光熱發(fā)電的用地成本，建議采取以下措施：
（1）建議給予光熱發(fā)電項(xiàng)目永久性設(shè)施用地及臨時(shí)用地優(yōu)惠政策以及土地稅減免政策。
（2）對塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目鏡場用地減免水土保持補(bǔ)償費(fèi)或僅按照定日鏡基礎(chǔ)面積征收。
4.融資優(yōu)惠政策
由于光熱發(fā)電項(xiàng)目投資高，貸款數(shù)額大，貸款利率對光熱發(fā)電成本的影響不容忽略。目前我國商業(yè)銀行提供光熱發(fā)電項(xiàng)目的貸款利率在5%左右，融資費(fèi)用在發(fā)電成本中占比超過20%，與我國商業(yè)銀行為海外項(xiàng)目提供的貸款利率2%相比，上網(wǎng)電價(jià)提高約0.14元/kWh。因此，建議政府主管部門出臺政策，對“十四五”期間開工建設(shè)的光熱發(fā)電項(xiàng)目，由國家政策性銀行提供優(yōu)惠貸款，以降低光熱發(fā)電項(xiàng)目融資成本。
5.稅收優(yōu)惠政策
按照目前的企業(yè)所得稅政策，所得稅和城建稅及教育費(fèi)附加在光熱發(fā)電不含稅電價(jià)中的占比約10.16%，如果能夠?qū)Α笆奈濉逼陂g開工建設(shè)的光熱發(fā)電企業(yè)給予所得稅減半征收的優(yōu)惠政策，則上網(wǎng)電價(jià)可降低0.02元/kWh。
按照目前增值稅政策，如果能夠?qū)Α笆奈濉逼陂g開工建設(shè)的光熱發(fā)電項(xiàng)目給予增值稅即征即退50%的優(yōu)惠政策，電價(jià)可降低約0.03元/kWh。
6.上網(wǎng)電價(jià)政策
由于目前我國的光熱發(fā)電總裝機(jī)規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)鏈處于初期發(fā)展階段，邊際成本較高，在沒有電價(jià)政策支持的情況下，產(chǎn)業(yè)鏈難以維持，更談不上發(fā)展壯大，發(fā)電成本也無法降低?！蛾P(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》（財(cái)建〔2020〕4號）明確：新增光熱發(fā)電項(xiàng)目不再納入中央財(cái)政補(bǔ)貼范圍，毫無疑問，這將給我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的生存和發(fā)展帶來非常不利的影響，必須設(shè)法解決。
目前我國電源的上網(wǎng)電價(jià)形成機(jī)制是按照電源投資的基準(zhǔn)收益率確定上網(wǎng)電價(jià)，這種定價(jià)方式并沒有體現(xiàn)電力品質(zhì)的優(yōu)劣，也沒有反應(yīng)市場的需求。而在電力市場上，無論是電網(wǎng)公司還是電力用戶都需要穩(wěn)定可靠、調(diào)節(jié)靈活的電力供應(yīng)。隨著我國風(fēng)電和光伏在系統(tǒng)中的占比增大，這一矛盾將更加突出，參與調(diào)峰的燃煤機(jī)組均出現(xiàn)虧損。為了解決這一問題，近半數(shù)省份已出臺了峰谷分時(shí)銷售電價(jià)政策，有效調(diào)節(jié)了電力供需矛盾，遺憾的是這個有效的市場調(diào)節(jié)手段并沒有向電源側(cè)傳導(dǎo)。
建議在“十四五”期間，首先在西部地區(qū)電力外送通道的電源側(cè)，研究實(shí)施以受電地區(qū)電網(wǎng)峰谷分時(shí)段銷售電價(jià)為基礎(chǔ)、扣除電網(wǎng)的投資運(yùn)營成本、倒推至電源側(cè)的上網(wǎng)電價(jià)形成機(jī)制，使上網(wǎng)電價(jià)能夠充分體現(xiàn)電力品質(zhì)和市場需求。若實(shí)施這樣的上網(wǎng)電價(jià)形成機(jī)制，并將峰谷分時(shí)上網(wǎng)電價(jià)在長期購電協(xié)議中固定下來，光熱發(fā)電完全可以將發(fā)電量集中在高峰和平峰時(shí)段，即滿足了電力系統(tǒng)的調(diào)峰需求，也使投資者能夠得到合理的投資回報(bào)。
