中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：目前國(guó)內(nèi)電力開(kāi)發(fā)企業(yè)已規(guī)劃了十多個(gè)大型光熱發(fā)電項(xiàng)目，光熱發(fā)電已經(jīng)在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上做好準(zhǔn)備，即將邁入商業(yè)化應(yīng)用的門檻。
光熱發(fā)電在上世紀(jì)80年代形成了建設(shè)熱潮，之后由于技術(shù)和成本障礙出現(xiàn)停滯，近5年來(lái)，隨著技術(shù)的快速進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和對(duì)清潔能源需求的增加，光熱發(fā)電又逐漸在多個(gè)國(guó)家和地區(qū)成為可再生能源領(lǐng)域的投資熱點(diǎn)，但與成熟的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)相比，光熱發(fā)電技術(shù)處在發(fā)展中，產(chǎn)業(yè)處于成長(zhǎng)中，市場(chǎng)處于開(kāi)拓中，尚需有效的政策和有利的發(fā)展環(huán)境予以支持。
太陽(yáng)能光熱發(fā)電是太陽(yáng)能高溫利用的主要技術(shù)形式，是太陽(yáng)能利用的重要領(lǐng)域之一。根據(jù)聚熱方式的不同，主要分為塔式、槽式、菲涅爾式和碟式等4種，其共同點(diǎn)是利用不同技術(shù)加熱工質(zhì)，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，也可以在熱能轉(zhuǎn)成電能的環(huán)節(jié)上采用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
光熱發(fā)電發(fā)展?fàn)顩r
隨著世界上第一座商業(yè)化運(yùn)行的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電站——裝機(jī)容量11兆瓦的西班牙Abengoa公司PS10在2007年并網(wǎng)發(fā)電，世界光熱發(fā)電市場(chǎng)重新啟動(dòng)，并在全球多個(gè)地區(qū)升溫，近5年來(lái)全球市場(chǎng)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)。2011年新增裝機(jī)容量45萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)176萬(wàn)千瓦，建成在運(yùn)的項(xiàng)目主要分布在西班牙(114.8萬(wàn)千瓦)和美國(guó)(50.75萬(wàn)千瓦)，此外、阿爾及利亞(2.5萬(wàn)千瓦)、摩洛哥(2萬(wàn)千瓦)、埃及(2萬(wàn)千瓦)、伊朗(1.7萬(wàn)千瓦)以及德國(guó)、意大利、泰國(guó)、澳大利亞也各建設(shè)了1座光熱發(fā)電站。
2009年數(shù)十個(gè)國(guó)家和機(jī)構(gòu)聯(lián)合啟動(dòng)了“沙漠太陽(yáng)能計(jì)劃”，計(jì)劃在北非地區(qū)大規(guī)模建設(shè)光熱發(fā)電項(xiàng)目并將電力輸送到歐洲，但由于歐債危機(jī)導(dǎo)致投資無(wú)處落實(shí)、輸電網(wǎng)建設(shè)難度和費(fèi)用高昂等因素，“沙漠太陽(yáng)能計(jì)劃”實(shí)施受阻，盡管如此，光熱發(fā)電仍受到投資的青睞，2012年全球已經(jīng)規(guī)劃的光熱發(fā)電項(xiàng)目超過(guò)1800萬(wàn)千瓦，其中美國(guó)651萬(wàn)千瓦，西班牙108萬(wàn)千瓦;在建項(xiàng)目211萬(wàn)千瓦，其中美國(guó)126萬(wàn)千瓦。
我國(guó)“十一五”863重點(diǎn)項(xiàng)目——1兆瓦塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目2012年8月成功并網(wǎng)發(fā)電，同年8月德令哈光熱項(xiàng)目1期(1萬(wàn)千瓦)產(chǎn)出蒸汽，10月另一座1.5兆瓦光熱發(fā)電項(xiàng)目也在三亞竣工投產(chǎn)，這些標(biāo)志著我國(guó)在繼美國(guó)、德國(guó)、西班牙后，探索并開(kāi)始掌握大型光熱電站集成技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)電力開(kāi)發(fā)企業(yè)已規(guī)劃了十多個(gè)大型光熱發(fā)電項(xiàng)目，裝機(jī)容量近200萬(wàn)千瓦，但尚沒(méi)有實(shí)際可連續(xù)運(yùn)行的商業(yè)化光熱電站。
技術(shù)多條路線，產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模
光熱技術(shù)多條路線發(fā)展，各類技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)。槽式光熱發(fā)電技術(shù)相對(duì)成熟，占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位，在已投運(yùn)項(xiàng)目中占90%左右。塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)聚光比高，工作溫度高，效率高，是近幾年比較受推崇的技術(shù)，是未來(lái)發(fā)展方向之一，在建和規(guī)劃項(xiàng)目中，槽式和塔式分別占據(jù)50%和40%左右。菲涅爾式也有較好的前景預(yù)期。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換效率相對(duì)高，運(yùn)行較為靈活，適宜于分布式利用，但經(jīng)濟(jì)性相對(duì)差。
在國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)展前期工作和試驗(yàn)的項(xiàng)目中，有槽式、塔式、碟式、槽式和菲涅爾結(jié)合等多種技術(shù)形式，這些集成技術(shù)的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)可行性尚需要長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行電站驗(yàn)證。
近年來(lái)國(guó)內(nèi)外從事光熱發(fā)電的企業(yè)增多，除了德國(guó)、美國(guó)、以色列、西班牙等幾個(gè)國(guó)家在熱發(fā)電集熱部件、系統(tǒng)集成、傳熱部件等生產(chǎn)的傳統(tǒng)公司外，西門子、阿爾斯通、通用電氣等知名企業(yè)也相繼參與到光熱發(fā)電行業(yè)。
但由于近3年光伏發(fā)電成本的快速下降，使得光熱發(fā)電的競(jìng)爭(zhēng)性削弱，光熱企業(yè)面臨的成本壓力增大，一些企業(yè)采取了在技術(shù)和示范方面增加投入、鞏固地位、獲得更多項(xiàng)目資金等措施，但也有一些企業(yè)急功近利，盲目擴(kuò)大項(xiàng)目和生產(chǎn)規(guī)模，進(jìn)行資本運(yùn)作，卻在短期內(nèi)由于資金斷鏈而破產(chǎn)，其中不乏業(yè)界的領(lǐng)軍企業(yè)，如美國(guó)斯特林能源公司、德國(guó)千年公司先后于2011年底、2012年2月破產(chǎn)。
我國(guó)光熱設(shè)備制造起步較晚，但進(jìn)步顯著。槽式熱發(fā)電的聚焦集熱管這一關(guān)鍵部件全球發(fā)展近30年，僅有德國(guó)肖特和西門子兩家企業(yè)可以批量生產(chǎn)，但我國(guó)僅用2-3年的時(shí)間，就有13家企業(yè)試制出樣管。線性菲涅爾技術(shù)和碟式技術(shù)的一些部件制造方面也有一些新的進(jìn)展，高效碟式斯特林技術(shù)有待突破，中低溫斯特林技術(shù)發(fā)展快。
光熱發(fā)電發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
關(guān)鍵技術(shù)尚需商業(yè)化電站長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證。各類光熱發(fā)電技術(shù)的商業(yè)化仍有一些技術(shù)上的障礙需要突破，相對(duì)于光伏，光熱發(fā)電關(guān)鍵設(shè)備、系統(tǒng)集成、電站運(yùn)行等技術(shù)要求高，雖然近兩年我國(guó)在槽式集熱管、反射鏡、聚光器、儲(chǔ)熱等核心裝備上的技術(shù)水平有了一定進(jìn)步，但由于沒(méi)有實(shí)際連續(xù)運(yùn)行的商業(yè)化光熱發(fā)電站的驗(yàn)證，這些技術(shù)在可行性和長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性方面仍存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。此外，我國(guó)的自然和氣候條件也對(duì)光熱發(fā)電技術(shù)提出了不同于國(guó)外光熱發(fā)電發(fā)展領(lǐng)先地區(qū)(美國(guó)南部、西班牙)的要求，如“三北”地區(qū)風(fēng)沙大，溫差大，污染重，聚光系統(tǒng)及其跟蹤部件需要有很強(qiáng)的抗風(fēng)、防沙、防塵的能力，集熱、傳熱和儲(chǔ)能系統(tǒng)需要適應(yīng)大溫差和溫度的快速變化等。因此，完全照搬國(guó)外技術(shù)、直接使用國(guó)外部件和產(chǎn)品集成、套用國(guó)外商業(yè)化運(yùn)行的光熱電站的運(yùn)行模式，在我國(guó)應(yīng)用可能會(huì)遇到較多問(wèn)題，可能會(huì)使我國(guó)的光熱發(fā)電發(fā)展走彎路。因此，集熱、傳熱、儲(chǔ)熱、系統(tǒng)集成、電站運(yùn)行技術(shù)的創(chuàng)新是必須的。
產(chǎn)業(yè)存在薄弱環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)剛剛開(kāi)始建立，一些關(guān)鍵零部件還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，國(guó)內(nèi)雖然有數(shù)十家企業(yè)介入光熱制造，但由于采用多條技術(shù)路徑，力量分散，因此各類技術(shù)的制造業(yè)均存在薄弱環(huán)節(jié)，支撐實(shí)現(xiàn)2015年100萬(wàn)千瓦的光熱發(fā)電裝機(jī)目標(biāo)，光熱產(chǎn)業(yè)的一些環(huán)節(jié)尚不具備大批量供貨的能力或沒(méi)有做好準(zhǔn)備。
政策環(huán)境急需改善。光熱發(fā)電是技術(shù)和資金雙密集的產(chǎn)業(yè)，目前我國(guó)已建成的光熱電站規(guī)模較小，主要是得到了支持技術(shù)研發(fā)示范的科研經(jīng)費(fèi)的資助。但經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較好的數(shù)萬(wàn)千瓦的大型光熱電站投資動(dòng)輒十多億元，電力投資企業(yè)一方面希望能夠早日介入以期占領(lǐng)先期市場(chǎng)，另一方面又不愿承擔(dān)投資風(fēng)險(xiǎn)，造成目前大型光熱電站項(xiàng)目規(guī)劃多但在項(xiàng)目實(shí)際投資和開(kāi)工建設(shè)上投資企業(yè)觀望的局面。因此，國(guó)家應(yīng)通過(guò)有效的政策引導(dǎo)逐步建立光熱投資市場(chǎng)。
經(jīng)濟(jì)性和競(jìng)爭(zhēng)力有待提升。技術(shù)和產(chǎn)業(yè)能否持續(xù)健康發(fā)展，經(jīng)濟(jì)性是必須考慮的問(wèn)題。隨著技術(shù)的進(jìn)步，光熱發(fā)電成本不斷下降，電價(jià)需求已從2008年的3元/千瓦時(shí)左右降到目前的1.7元/千瓦時(shí)左右，成效顯著。但一方面，光伏發(fā)電近幾年成本大幅度下降，一定程度上擠壓了光熱發(fā)電發(fā)展的空間;另一方面，由于光熱技術(shù)本身的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)，其經(jīng)濟(jì)性提升的預(yù)期時(shí)間和水平也存在不確定性。光熱發(fā)電還需要通過(guò)技術(shù)的不斷提升以及通過(guò)政策支持啟動(dòng)市場(chǎng)并擴(kuò)大規(guī)模，實(shí)現(xiàn)成本的下降。
光熱發(fā)電是戰(zhàn)略性的可再生能源技術(shù)，雖然當(dāng)前尚有前述的一些技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題需要解決，但發(fā)展光熱發(fā)電并不存在不可逾越的障礙，相對(duì)于其他電源，光熱發(fā)電具有如下獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
其一，大規(guī)模發(fā)展光熱發(fā)電有助于推動(dòng)可再生能源的整體發(fā)展和電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。“十八大”提出要推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，可再生能源是不可或缺的途徑之一。2012年底我國(guó)風(fēng)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量分別達(dá)到6237萬(wàn)千瓦和700萬(wàn)千瓦左右，80%以上容量為西部、北部大基地集中開(kāi)發(fā)，由于光伏和風(fēng)電難以存儲(chǔ)，已經(jīng)呈現(xiàn)了嚴(yán)重的并網(wǎng)和限制出力問(wèn)題，部分地區(qū)的限電比例超過(guò)30%，而光熱發(fā)電可以通過(guò)技術(shù)可行、成本相對(duì)低廉的儲(chǔ)熱裝置實(shí)現(xiàn)按電力調(diào)度需求發(fā)電，既可以作為基礎(chǔ)支撐電源，也具備較為靈活的調(diào)峰能力。大規(guī)模開(kāi)發(fā)光熱發(fā)電可以緩解西部和北部的風(fēng)電、光伏限制出力情況，并共同組成清潔發(fā)電系統(tǒng)，大大提高可再生能源在電源結(jié)構(gòu)中的比例。
其二，發(fā)展光熱發(fā)電對(duì)經(jīng)濟(jì)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)作用顯著。光伏和光熱發(fā)電的產(chǎn)業(yè)鏈均很長(zhǎng)，但與光伏產(chǎn)業(yè)鏈不同的是，光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的絕大部分環(huán)節(jié)為傳統(tǒng)制造業(yè)，如太陽(yáng)集熱島所大量需要的鋼材、玻璃、水泥、鍍膜、儲(chǔ)熱材料等，一個(gè)5萬(wàn)千瓦裝機(jī)配4-8小時(shí)儲(chǔ)熱的光熱發(fā)電系統(tǒng)，約需要鋼材10萬(wàn)-15萬(wàn)噸、玻璃6000噸、混凝土1萬(wàn)噸，發(fā)展光熱發(fā)電可以適度緩解我國(guó)鋼鐵、玻璃、水泥等產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題，此外，汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)也是我國(guó)的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，光熱發(fā)電系統(tǒng)集成、運(yùn)行控制則有潛力成為新興產(chǎn)業(yè)，因此，光熱發(fā)電不僅僅是提供一種清潔能源供應(yīng)方案，更為重要的是可以拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)和多項(xiàng)傳統(tǒng)、新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
其三，光熱發(fā)電市場(chǎng)面廣，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｎ覈?guó)太陽(yáng)能資源豐富，尤其是西部和北部地區(qū)，土地和太陽(yáng)能資源可以滿足光熱發(fā)電大規(guī)模發(fā)展需要。相對(duì)于風(fēng)電和光伏，光熱需要一定量的水資源，但配合西部煤電基地建設(shè)，建設(shè)數(shù)千萬(wàn)千瓦至上億千瓦光熱發(fā)電裝機(jī)規(guī)模，從土地、太陽(yáng)能、水資源角度看是可能的。光熱發(fā)電市場(chǎng)面廣，未來(lái)發(fā)展可以著眼于兩大類市場(chǎng)，一方面是建設(shè)配備儲(chǔ)能裝置的大規(guī)模光熱電站以及建設(shè)光熱天然氣聯(lián)合電站、光熱煤電聯(lián)合電站、20萬(wàn)千瓦及以下煤電機(jī)組改造光熱電站等，另一方面是光熱發(fā)電的分布式應(yīng)用，包括在海島、偏遠(yuǎn)地區(qū)利用光熱發(fā)電實(shí)現(xiàn)供電、供熱和海水淡化，在有工業(yè)用熱需求地區(qū)推廣建設(shè)光熱熱電聯(lián)產(chǎn)、光熱工業(yè)蒸汽等。
《可再生能源發(fā)展十二五規(guī)劃》中提出了光熱發(fā)電的發(fā)展目標(biāo)，到2015年達(dá)到100萬(wàn)千瓦，針對(duì)這一目標(biāo)，業(yè)內(nèi)有不同觀點(diǎn)，一種是認(rèn)為目標(biāo)還可增大，另一種是認(rèn)為目前光熱發(fā)電建設(shè)情況實(shí)現(xiàn)目標(biāo)難度高，但這一目標(biāo)重要的意義在于其更多體現(xiàn)的是國(guó)家發(fā)展光熱發(fā)電的決心和導(dǎo)向。類比《十一五可再生能源發(fā)展規(guī)劃》中的光伏發(fā)電目標(biāo)，2008年提出到2010年光伏裝機(jī)達(dá)到30萬(wàn)千瓦，2020年達(dá)到180萬(wàn)千瓦，但實(shí)際上2012年就達(dá)到700萬(wàn)千瓦，2015年發(fā)展目標(biāo)有望提升到3500萬(wàn)千瓦。因此，如果光熱發(fā)電在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性上再前進(jìn)一步，在制造業(yè)保障以及系統(tǒng)集成、運(yùn)行管理方面取得足夠的經(jīng)驗(yàn)，光熱發(fā)電的中長(zhǎng)期目標(biāo)可大為增加。如通過(guò)100萬(wàn)千瓦規(guī)模內(nèi)若干個(gè)大型示范項(xiàng)目的建設(shè)，使其在西部太陽(yáng)能資源條件較好地區(qū)的電價(jià)需求在3-5年內(nèi)降低到1元/千瓦時(shí)以內(nèi)，則可以實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的發(fā)展，達(dá)到目前光伏發(fā)電的每年數(shù)百千瓦的市場(chǎng)規(guī)模是可能的。
針對(duì)我國(guó)光熱發(fā)電情況和發(fā)展需求，提出如下具體建議。
其一，建議有關(guān)部門盡快制定有效的政策啟動(dòng)和擴(kuò)大市場(chǎng)。根據(jù)我國(guó)風(fēng)電、光伏等可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，光熱發(fā)電已經(jīng)在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上做好準(zhǔn)備，即將邁入商業(yè)化應(yīng)用的門檻。需要國(guó)家制定合適的政策，以盡快啟動(dòng)市場(chǎng)，并根據(jù)市場(chǎng)反饋和產(chǎn)業(yè)建設(shè)進(jìn)展，按照合適的速度擴(kuò)大規(guī)模。首先是需要出臺(tái)明確電價(jià)政策，建議直接采用如風(fēng)電、光伏發(fā)電類似的光熱發(fā)電標(biāo)桿電價(jià)政策，或是再通過(guò)一到兩輪的招標(biāo)再確定標(biāo)桿電價(jià)，給光熱發(fā)電投資企業(yè)、制造業(yè)明確的信號(hào)，并在金融信貸等方面提出扶持和優(yōu)惠政策。
其二，制造業(yè)必須注重自主技術(shù)的創(chuàng)新，為光熱發(fā)電市場(chǎng)的規(guī)模化發(fā)展提供支撐。我國(guó)的光熱制造業(yè)既要行動(dòng)迅速，盡快完善產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，又要借鑒國(guó)外光熱產(chǎn)業(yè)以及國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。應(yīng)注重自主技術(shù)創(chuàng)新，基于我國(guó)本土環(huán)境和條件研發(fā)技術(shù)并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，既要適應(yīng)我國(guó)特殊條件，更重要的是避免走光伏產(chǎn)業(yè)大量引進(jìn)技術(shù)和生產(chǎn)線、多環(huán)節(jié)簡(jiǎn)單重復(fù)、惡性競(jìng)爭(zhēng)、貿(mào)易紛爭(zhēng)不斷的老路，建立真正自主的光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)。
（作者系國(guó)家發(fā)改委能源研究所研究員）
