光熱發(fā)電現(xiàn)狀
2013年，光熱發(fā)電延續(xù)了往年強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，全球新增裝機(jī)90萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)36%，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到342.5萬(wàn)千瓦。2008~2013年期間，全球光熱發(fā)電年均裝機(jī)增長(zhǎng)率達(dá)到50%左右。
西班牙以及美國(guó)光熱發(fā)電成就突出。截至2013年底，西班牙光熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)230萬(wàn)千瓦，位居全球首位，但是由于政策變化，西班牙在2013年并無(wú)新建項(xiàng)目。美國(guó)成為2013年新增裝機(jī)最快的國(guó)家。2013年美國(guó)新增裝機(jī)37.5萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)接近90萬(wàn)千瓦，在建項(xiàng)目接近100萬(wàn)千瓦。其他地區(qū)光熱發(fā)電裝機(jī)共計(jì)接近25萬(wàn)千瓦，包括沙特10萬(wàn)千瓦、印度5萬(wàn)千瓦以及中國(guó)10萬(wàn)千瓦。2013年，美國(guó)亞利桑那州建成了世界最大的塔式電站———Solana電站（規(guī)模為25萬(wàn)千瓦），也是美國(guó)第一個(gè)配備儲(chǔ)熱裝置的光熱電站。2014年2月，美國(guó)投產(chǎn)了世界規(guī)模最大的光熱電站Ivanpah（采用塔式技術(shù)），裝機(jī)達(dá)到了39.2萬(wàn)千瓦。
我國(guó)光熱發(fā)電剛剛起步，相關(guān)工作進(jìn)展較為緩慢。2011年，大唐新能源中標(biāo)鄂爾多斯5萬(wàn)千瓦槽式光熱電站，但由于電價(jià)不合理，遲遲未動(dòng)工。各大電力企業(yè)以及投資商紛紛跑馬圈地，但由于政策不明朗，截至2013年底，我國(guó)光熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)僅為1.4萬(wàn)千瓦。雖然有許多項(xiàng)目正在籌備，但考慮政策以及其他因素影響，2013年僅有中控集團(tuán)的德令哈1萬(wàn)千瓦項(xiàng)目以及其他小型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。
2014年，我國(guó)有關(guān)部門(mén)逐漸重視光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局、電規(guī)總院等部門(mén)于2月18日組織召開(kāi)了光熱發(fā)電示范項(xiàng)目電價(jià)政策座談會(huì)、4月29日組織召開(kāi)了光熱發(fā)電示范項(xiàng)目技術(shù)要求即申請(qǐng)報(bào)告大綱征求意見(jiàn)討論會(huì)。這兩次會(huì)議對(duì)推進(jìn)我國(guó)光熱發(fā)電示范項(xiàng)目建設(shè)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了重點(diǎn)研討。同年6月6日，國(guó)家能源局委托電規(guī)總院以及其他機(jī)構(gòu)對(duì)光熱發(fā)電行業(yè)進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果顯示我國(guó)90%以上設(shè)備可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。上述舉措被業(yè)界認(rèn)為是光熱發(fā)電啟動(dòng)的重要信號(hào)。目前多數(shù)光熱發(fā)電企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始動(dòng)工，光熱發(fā)電有望迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。
光熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)展
光熱發(fā)電是可再生能源發(fā)電中的一種新興技術(shù)。根據(jù)聚光及集光的特點(diǎn)，可簡(jiǎn)單將其分為四類(lèi)：碟式、塔式、槽式以及線(xiàn)性菲涅爾式。2013年新增裝機(jī)主要以槽式類(lèi)型為主，塔式技術(shù)從2014年開(kāi)始也逐步興起，菲涅爾式以及碟式技術(shù)目前仍處于前期研發(fā)階段。各類(lèi)型具體介紹及特點(diǎn)見(jiàn)下表。
槽式技術(shù)是目前最為常用的一種發(fā)電技術(shù)。槽式系統(tǒng)采用線(xiàn)聚焦的方式，利用槽式拋物面聚光鏡將太陽(yáng)光聚焦到集熱真空管上，加熱其中工質(zhì)進(jìn)行發(fā)電。
線(xiàn)性菲涅爾式發(fā)電技術(shù)類(lèi)似于槽式技術(shù)，只是利用菲涅爾結(jié)構(gòu)的聚光鏡替代了拋面鏡。菲涅爾式集熱系統(tǒng)聚焦比較小，溫度提升有限，效率相比槽式較低，目前應(yīng)用范圍有限。
塔式技術(shù)屬于點(diǎn)聚焦方式，利用眾多定日鏡將太陽(yáng)輻射光反射并聚集至塔頂?shù)奈掌髦?，加熱其中介質(zhì)進(jìn)行發(fā)電。塔式發(fā)電技術(shù)規(guī)模大、熱損耗小、溫度高以及效率高，是大型光熱電站的重要選擇之一，愈加受到各國(guó)重視。
碟式發(fā)電技術(shù)屬于點(diǎn)聚焦方式，利用拋物面鏡將太陽(yáng)光聚焦到接收器內(nèi)，加熱其中介質(zhì)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。多數(shù)情況下，碟式技術(shù)通常與斯特林發(fā)電機(jī)配套使用，由于略去加熱工質(zhì)這一環(huán)節(jié)，整體發(fā)電效率最高。但由于碟式拋物面鏡較小，功率一般在1～50千瓦左右，適合分布式發(fā)電。
目前我國(guó)光熱發(fā)電處于試驗(yàn)階段，但是與國(guó)外相比并無(wú)明顯差距。我國(guó)在部分環(huán)節(jié)已經(jīng)具備了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，目前欠缺的只是運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。電規(guī)總院調(diào)研結(jié)果顯示，我國(guó)光熱發(fā)電領(lǐng)域90%的設(shè)備完全可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，僅高溫熔鹽泵以及導(dǎo)熱油泵等設(shè)備需要進(jìn)口。根據(jù)預(yù)測(cè)，若我國(guó)光熱發(fā)電能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化發(fā)展，光熱發(fā)電設(shè)備完全可以實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化。進(jìn)一步提高我國(guó)光熱發(fā)電技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，目前需要參考國(guó)外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國(guó)實(shí)際，制定具有我國(guó)自身特點(diǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
光熱發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性
經(jīng)濟(jì)性是衡量發(fā)電技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的主要指標(biāo)之一。目前世界各國(guó)光照資源、地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及其他方面各有差異，各國(guó)光熱發(fā)電造價(jià)各有不同，而且其電價(jià)遠(yuǎn)高于煤電電價(jià)。部分機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，未來(lái)世界光熱發(fā)電成本具有較大的下降潛力。
國(guó)際光熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀
根據(jù)統(tǒng)計(jì)，主要國(guó)家的光熱發(fā)電電價(jià)位于1.11~2.8元/千瓦時(shí)之間，這與各國(guó)光照資源、設(shè)備造價(jià)以及技術(shù)水平等因素密切相關(guān)。其中印度與摩洛哥電價(jià)分別低至1.16元/千瓦時(shí)以及1.11元/千瓦時(shí)。國(guó)際能源署相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前主要國(guó)家光熱發(fā)電造價(jià)為4000~8000美元/千瓦，具體根據(jù)勞動(dòng)力成本、土地成本、技術(shù)、光照資源以及其他因素決定。例如，美國(guó)三大典型光熱電站lvanpah電站（13.9萬(wàn)千瓦）、Solana電站（28萬(wàn)千瓦~6小時(shí)儲(chǔ)熱）以及Crescent Dunes電站（11萬(wàn)千瓦~10小時(shí)儲(chǔ)熱）的單位千瓦造價(jià)分別為5600美元、7600美元以及9000美元。2013年我國(guó)投產(chǎn)的中控德令哈項(xiàng)目，單位千瓦造價(jià)已經(jīng)降至3200美元。
國(guó)際能源署研究顯示，光熱電站具有顯著的規(guī)模效應(yīng)。電站裝機(jī)從5萬(wàn)千瓦增至10萬(wàn)千瓦，造價(jià)將下降12%（槽式電站），增至20萬(wàn)千瓦時(shí)，造價(jià)下降20%。光熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量翻倍后，發(fā)電設(shè)備、輔機(jī)以及電網(wǎng)建設(shè)成本等下降幅度可達(dá)20%~25%?？傮w考慮，2010~2020年期間，光熱發(fā)電成本有望下降30%~40%。
美國(guó)能源部設(shè)定目標(biāo)顯示，2015年光熱機(jī)組經(jīng)濟(jì)性可與腰荷燃煤機(jī)組相競(jìng)爭(zhēng)（電價(jià)為0.1美元/兆瓦時(shí)），2020年?duì)幦∨c基荷燃煤機(jī)組相競(jìng)爭(zhēng)（0.05美元/兆瓦時(shí)）。
我國(guó)光熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀
學(xué)習(xí)曲線(xiàn)模型是國(guó)際主要機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)成本走勢(shì)常用的一種方法。目前，國(guó)際能源署、美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)能源信息署、德國(guó)Fraunhofer實(shí)驗(yàn)室以及我國(guó)部分研究機(jī)構(gòu)，均將學(xué)習(xí)曲線(xiàn)模型用于對(duì)可再生能源成本的預(yù)測(cè)。我們可通過(guò)學(xué)習(xí)曲線(xiàn)模型預(yù)測(cè)光熱電站成本，并進(jìn)一步分析光熱發(fā)電平準(zhǔn)化發(fā)電成本（Levelized Costof Electricity，LCOE）。
造價(jià)初始值確定。我國(guó)光熱裝機(jī)總規(guī)模較小，數(shù)量也較少（截至2013年總裝機(jī)1.4萬(wàn)千瓦，共有6座電站），而且早期電站主要處于探索階段（如八達(dá)嶺光熱示范電站總裝機(jī)0.1萬(wàn)千瓦，總造價(jià)1.2億元，單位千瓦造價(jià)12萬(wàn)元）。鑒于此，本文以已建項(xiàng)目造價(jià)為基礎(chǔ)，并考慮其他因素影響，假定2015年光熱發(fā)電造價(jià)為1.8~2.5萬(wàn)元/千瓦。另外，由于儲(chǔ)熱工質(zhì)類(lèi)型、儲(chǔ)熱容量以及發(fā)電類(lèi)型等對(duì)光熱發(fā)電造價(jià)影響較大，例如部分企業(yè)配備了15小時(shí)熔鹽儲(chǔ)熱，預(yù)計(jì)造價(jià)達(dá)到4萬(wàn)元/千瓦，此類(lèi)特殊情況不予考慮。
裝機(jī)容量及其他參數(shù)確定。太陽(yáng)能發(fā)展“十二五”規(guī)劃顯示，2015年我國(guó)光熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)達(dá)到100萬(wàn)千瓦，2020年達(dá)到300萬(wàn)千瓦。根據(jù)目前進(jìn)度，2015年目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)，本文將2015年裝機(jī)設(shè)定為50萬(wàn)千瓦，并作為初始值進(jìn)行計(jì)算。光熱發(fā)電小時(shí)數(shù)為2500小時(shí)1，貼現(xiàn)率為6.25%，總運(yùn)維成本借鑒IEA研究成果，取值為20%總造價(jià)。
情景設(shè)定。我國(guó)光熱發(fā)電剛剛起步，考慮多種因素影響，本文在5%、10%以及15%的學(xué)習(xí)率的情景下分別預(yù)測(cè)2020年光熱發(fā)電造價(jià)。
5%學(xué)習(xí)率情景：截至2013年底，我國(guó)光熱發(fā)電裝機(jī)僅為1.388萬(wàn)千瓦，2015年需要達(dá)到50萬(wàn)千瓦（規(guī)劃為100萬(wàn)千瓦，本文采用50萬(wàn)千瓦），建設(shè)速度較快，學(xué)習(xí)曲線(xiàn)效應(yīng)短期內(nèi)難以快速發(fā)揮，本文暫以5%（0~10%之間）學(xué)習(xí)率予以替代。
10%學(xué)習(xí)率情景：借鑒IEA光熱路線(xiàn)圖研究成果。
15%學(xué)習(xí)率情景：采用更為激進(jìn)的情景。計(jì)算結(jié)果如下表所示。
學(xué)習(xí)率為5%時(shí)，2020年，光熱發(fā)電造價(jià)將降至1.58～2.19萬(wàn)元/千瓦，LCOE將降至0.67~0.93元/千瓦時(shí)；學(xué)習(xí)率為10%時(shí)，光熱發(fā)電造價(jià)將降至1.37~1.90萬(wàn)元/千瓦，LCOE將降至0.59~0.81元/千瓦時(shí)；學(xué)習(xí)率為15%時(shí)，光熱發(fā)電造價(jià)將降至1.18~1.64萬(wàn)元/千瓦，LCOE將降至0.5～0.7元/千瓦時(shí)。
借鑒IEA研究成果，我國(guó)光熱發(fā)電實(shí)現(xiàn)10%學(xué)習(xí)率情景較為樂(lè)觀。但2020年光熱發(fā)電相比煤電競(jìng)爭(zhēng)力仍然較差。努力實(shí)現(xiàn)15%學(xué)習(xí)率情景，需要更加重視發(fā)展速度與規(guī)劃目標(biāo)，從管理、勞動(dòng)者素質(zhì)、加工工藝等多方面努力提升。
積極推進(jìn)我國(guó)光熱發(fā)電發(fā)展
光熱發(fā)電是我國(guó)可再生能源發(fā)電的重要組成部分。我國(guó)雖然對(duì)光熱發(fā)電給予了多方面支持，包括技術(shù)研發(fā)、項(xiàng)目示范、電量全額收購(gòu)等，但未能真正推動(dòng)光熱發(fā)電的發(fā)展。截至2013年底，我國(guó)光熱發(fā)電裝機(jī)累計(jì)僅為1.388萬(wàn)千瓦，實(shí)現(xiàn)2015年100萬(wàn)千瓦裝機(jī)目標(biāo)的可能性不大，若其他政策措施未能及時(shí)出臺(tái)或落實(shí)，2020年300萬(wàn)千瓦目標(biāo)也將受到影響。為推動(dòng)我國(guó)光熱發(fā)電行業(yè)健康發(fā)展，提出建議如下。
明確發(fā)展路線(xiàn)，把握發(fā)展節(jié)奏。2014年光熱發(fā)電利好信號(hào)出現(xiàn)之后，光熱發(fā)電相關(guān)企業(yè)數(shù)量逐漸增多，投資機(jī)構(gòu)普遍關(guān)注，均對(duì)光熱發(fā)電充滿(mǎn)熱情，若電價(jià)政策能夠明朗，預(yù)計(jì)光熱發(fā)電有望加快。目前我國(guó)光熱發(fā)電技術(shù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)缺乏，技術(shù)缺陷暫未充分暴露，目前需要充分吸取光伏與風(fēng)電發(fā)展經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，未雨綢繆，盡快明確發(fā)展路線(xiàn)，制定合理目標(biāo)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)光熱產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
建立公平、公正的比較機(jī)制。成本高是光熱發(fā)電發(fā)展緩慢的主要原因之一。與光伏、風(fēng)電等可再生能源相比，光熱發(fā)電的儲(chǔ)熱優(yōu)勢(shì)未在成本比較中體現(xiàn)；與煤電相比，排污成本、溫室氣體排放成本以及資源稀缺成本等未在成本中體現(xiàn)?？梢?jiàn)未能在同一平臺(tái)上進(jìn)行比較，是光熱發(fā)電“成本高”的主要原因之一。建議完善電價(jià)核算機(jī)制，準(zhǔn)確制定輔助服務(wù)電價(jià)，挖掘光熱發(fā)電輔助服務(wù)潛力，發(fā)揮光熱與光伏、風(fēng)電等互補(bǔ)發(fā)展模式優(yōu)勢(shì)。
通過(guò)多項(xiàng)措施進(jìn)一步降低光熱發(fā)電成本。通過(guò)計(jì)算，在15%學(xué)習(xí)率的情景下，2020年光熱發(fā)電仍然難以與煤電相競(jìng)爭(zhēng)。降低光熱發(fā)電造價(jià)，需要制定合理的規(guī)劃目標(biāo)與年度發(fā)展規(guī)模，不斷提升勞動(dòng)者素質(zhì)，進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)率；以示范電站為依托，推動(dòng)并不斷完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，加快技術(shù)創(chuàng)新；成立戰(zhàn)略聯(lián)盟，凝聚合力，加快相關(guān)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，進(jìn)一步降低成本；在探索過(guò)程中，注重經(jīng)驗(yàn)積累，尋求技術(shù)可靠、成本低廉的發(fā)展路徑。
完善促進(jìn)光熱發(fā)電發(fā)展的政策措施。我國(guó)光熱發(fā)電處于試驗(yàn)階段，企業(yè)面臨各種風(fēng)險(xiǎn)，前期投資可能難以收回。鑒于此，建議完善保障機(jī)制，相關(guān)部門(mén)為企業(yè)承擔(dān)部分投資風(fēng)險(xiǎn)；繼續(xù)加大科研基金供給，提高企業(yè)以及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新性以及技術(shù)研發(fā)的積極性；盡快出臺(tái)稅收優(yōu)惠、投資補(bǔ)貼以及合理的電價(jià)政策。
