中國儲能網(wǎng)訊：技術的發(fā)展離不開創(chuàng)新與突破。從上個世紀50年代至今，光熱發(fā)電技術的實踐之路不斷得以拓展，全球建成了總量超5GW、不同技術路線、不同裝機的項目。在不斷追求創(chuàng)新與突破的過程中，光熱發(fā)電技術日臻成熟，并創(chuàng)造出諸多的“全球首個”。
1.全球首個投運的商業(yè)化槽式光熱電站--美國SEGSI光熱電站
1984-1991年，以色列和美國聯(lián)合組建的LUZ公司在美國加州沙漠相繼建成并投運9座槽式光熱電站SEGSI~SEGSIX，總裝機353.8MW。其中SEGSI電站為全球首座槽式太陽能熱發(fā)電商業(yè)電站，裝機規(guī)模13.8MW，于1984年12月20日投運。
該項目采光面積為82,960m2，運營方為凱雷投資集團旗下的Cogentrix公司，所采用的集熱器類型為LS-1。其建成時配有3小時的儲熱系統(tǒng)，采用導熱油儲熱方案，但該儲熱系統(tǒng)在1999年因一次火災而被毀壞，此后未再修復。電站于2016年1月份正式停運，不再供電，運行時間共計30余年。
2.全球首個投運的商業(yè)化塔式光熱電站--西班牙PS10塔式光熱電站
西班牙PS10塔式光熱電站裝機為11MW，于2005年7月開工建設，并于2007年6月投運，是全球首個投運的商業(yè)化塔式光熱電站。
該電站采用塔式水工質技術路線，場址面積為55公頃，由AbengoaSolar負責開發(fā)，并配置1小時蒸汽儲熱系統(tǒng)。該項目集熱塔高度為115m,總采光面積達75,000m2，冷卻方式為水冷。
3.全球首個投運的商業(yè)化菲涅爾光熱電站--西班牙PuertoErrado2菲涅爾光熱電站
西班牙PuertoErrado2菲涅爾光熱電站于2011年4月開工建設，并于2012年3月并網(wǎng)發(fā)電，是全球首個投運的商業(yè)化菲涅爾光熱電站。該項目裝機為30MW，儲熱時長0.5小時，共配置28個16米寬的集熱陣列，總采光面積為302,000m2。該項目開發(fā)商、EPC廠商與運維商均為NovatecSolar。
4.全球首個采用熔鹽儲熱的光熱電站--西班牙Andasol-1槽式光熱電站
裝機為50MW的西班牙Andasol-1槽式光熱電站不僅是世界上首個采用熔鹽儲熱的光熱電站，同時也是歐洲第一個槽式太陽能熱發(fā)電站。
該項目開工建設日期為2006年7月，投運日期為2008年11月。其位于西班牙陽光資源豐富的Andalusia的Guadix附近，占地面積為200公頃，配置了7.5小時的儲熱系統(tǒng)，總采光面積達510,120㎡，設計發(fā)電量為158,000MWh/yr。
5.全球首個商業(yè)化塔式熔鹽光熱電站兼全球首個實現(xiàn)24小時連續(xù)發(fā)電的光熱電站--西班牙Gemasolar塔式光熱電站
坐落于西班牙南部小鎮(zhèn)塞維利亞（Seville）的Gemasolar光熱電站始建于2009年2月，于2011年4月實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。其裝機規(guī)模為19.9MW,儲熱時長長達15個小時，設計發(fā)電量為110,000MWh/yr，可以滿足當?shù)?7500戶居民的日常用電，每年可減少30000噸的CO2排放量，是全球范圍內(nèi)最早實現(xiàn)24小時全天候不間斷發(fā)電的光熱電站。
2013年夏天，Gemasolar電站創(chuàng)造了連續(xù)36天無間斷24小時持續(xù)運行的記錄，它也因此成為西班牙工程設計建筑業(yè)的驕傲，并被視為世界上最具創(chuàng)造性的光熱電站和可再生能源革命的里程碑之作。在2015年舉辦的世界氣候大會上，Gemasolar這一具有開創(chuàng)性意義的太陽能熱發(fā)電站被選為西班牙的國家“形象大使”。
此外，該電站還是全球首個商業(yè)化塔式熔鹽光熱電站。
6.全球首個二次反射塔式光熱發(fā)電示范/商業(yè)化項目--阿聯(lián)酋Masdar二次反射塔式光熱發(fā)電示范項目/玉門鑫能5萬千瓦塔式熔鹽光熱示范項目
全球首個基于二次反射原理的塔式光熱發(fā)電示范項目于2010年1月份在阿聯(lián)酋Masdar建成，裝機容量100kWth。項目由全球首個專為可再生能源教育而設立的大學阿聯(lián)酋Masdar理工學院和日本東京工業(yè)大學等單位共同設計，并由日本三井造船株式會社建設完成。
該項目由33套聯(lián)動的定日鏡組成光場系統(tǒng)，集熱塔是一種特殊的二次反射塔，塔頂安裝二次反射鏡，將太陽能二次反射至置于地面的熱量接收裝置，與傳統(tǒng)的塔式熱發(fā)電的熱量接收器的位置完全不同。
定日鏡場以三個同心圓的方式排列，每個定日鏡系統(tǒng)有前、中、后三面反射鏡板組成，前后兩個反射鏡板又各由14面鏡片組成，中間的反射鏡板由15面鏡片組成。單個鏡片的面積為0.2025m2，中間的反射鏡板的中心兩面鏡片的面積較小。單個定日鏡系統(tǒng)的總鏡面面積為8.5m2，總反射面積為280.5m2。
集熱塔塔高20米，上方安裝二次反射鏡系統(tǒng)，共由45面固定式CR平面鏡組成，也以同心圓的方式排列，通過此將太陽能二次反射至置于距水平面2米高處的陶瓷集熱器上。
全球首個采用二次反射塔式熔鹽技術開發(fā)的商業(yè)化光熱電站為中國首批光熱示范項目之一——玉門鑫能5萬千瓦塔式熔鹽光熱示范項目。
該項目位于玉門鄭家沙窩光熱發(fā)電示范區(qū)，占地面積2.47平方公里，總裝機容量為50MW，設計由15個二次反射塔集熱模塊組成，每個模塊的集熱功率達17MW，配備時長9小時的儲熱系統(tǒng)，年發(fā)電量預計達2億kWh。計劃總投資約17.9億元，包括太陽島、儲熱系統(tǒng)、動力島、生產(chǎn)基地和運維基地及配套建設的相關附屬設施。
該項目已于2017年6月8日開工建設，目前，該項目1號模塊在有序推進中，正在進行二次反射塔網(wǎng)架拼裝，塔柱涂刷及定日鏡安裝工作；同時又啟動了2、3、4、5號模塊的施工，力爭今年年底實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。
7.全球首個光熱發(fā)電生物質混合電站--Termosolar Borges電站
全球第一個光熱發(fā)電生物質能混合發(fā)電站TermosolarBorges電站已于2012年年底并網(wǎng)發(fā)電。
該項目投資1.53億歐元，于2011年3月底開工建設，建設期共持續(xù)20個月，總裝機58.5MW，其中生物質發(fā)電裝機36MW，太陽能熱發(fā)電裝機22.5MW，由槽式光熱鏡場和生物質能鍋爐兩大部分組成，在白天太陽光照較好的時候主要采用光熱發(fā)電，在晚間或太陽光照條件不佳的時候主要采用生物質能發(fā)電，采用這種互補發(fā)電的方式可實現(xiàn)24小時持續(xù)發(fā)電。
該電站的容量因子為生物質發(fā)電15%，太陽能熱發(fā)電22.4%。年發(fā)電量可達101.6GWH，生物質貢獻發(fā)電量47.3GWH，太陽能貢獻發(fā)電量44.1GWH，另有燃氣輔助貢獻發(fā)電量10.2GWH。年發(fā)電能力可滿足27000戶普通家庭的日常用電需求，年減排二氧化碳24500噸。
該項目由西班牙ComsaEmte公司和西班牙Abantia集團共同設計建設并持有，槽式光場系統(tǒng)共裝配了2688套槽式反射鏡系統(tǒng)（共56個回路）。其采用水冷系統(tǒng)，同時配備了一定量的天然氣用于光場系統(tǒng)的輔助加熱。
8.全球首個商業(yè)化光熱地熱混合電站--美國Stillwater地熱光熱混合發(fā)電項目
美國Stillwater地熱光熱混合發(fā)電項目是全球首個地熱和光伏、光熱兩種太陽能發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合運行的混合電站。
該混合電站由意大利國家電力公司旗下的Enel綠色電力公司位于美國的子公司負責建設。該電站通過采用光伏、光熱和地熱互補發(fā)電的形式，可以實現(xiàn)較高的能源使用效率。據(jù)項目方介紹，當陽光充裕和氣溫較高——地熱發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)能低于平均值的時候，該電站主要依靠光伏和光熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。
2009年，Enel北美公司在美國Reno以東75英里，F(xiàn)allon農(nóng)牧區(qū)和Stillwater國家野生動物保護區(qū)的中間區(qū)域建造了最初的地熱電站。2012年，該地熱電站加入了新的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，2015年又添加了裝機17MWth的槽式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)。
2016年3月29日，該項目舉行了投運儀式。
9.全球首個塔式CSPV示范項目--澳大利亞Newbridge塔式CSPV示范項目
2015年3月27日，全球首個將光伏發(fā)電與光熱發(fā)電相結合的創(chuàng)新型塔式太陽能發(fā)電CSPV示范項目在澳大利亞維多利亞州的Newbridge建成。該項目采用Raygen公司的CSPV技術建設。據(jù)了解，該項目共耗資360萬美元，其中170萬美元由ARENA提供。
和常見的塔式技術一樣，其采用定日鏡反射陽光至集熱塔產(chǎn)生高溫熱能，聚光倍數(shù)為750倍，每一個塔式模塊安裝一個大小約1平方米的高效聚光GaInP/GaAs/Ge三結太陽能電池，發(fā)電功率為200kW。
RayGen的CSPV技術集合了光熱發(fā)電可廉價存儲、光伏發(fā)電成本較低的雙重優(yōu)勢。750倍的聚光能量照射在高效聚光太陽能電池板上，一平方米的電池板可產(chǎn)出的電能是同等面積的普通電池板的1500倍。
置于塔頂?shù)哪芰课掌鞣譃閮蓚€部分，上層部分為熱量吸收器，主要吸收紅外輻射，下層部分為聚光光伏電池板，主要吸收可見光發(fā)電。吸收的熱量存入儲熱系統(tǒng)，聚光光伏電池發(fā)出的電能用壓縮機來壓縮空氣存入壓縮空氣罐中，發(fā)電時釋放壓縮空氣中的空氣驅動空氣透平發(fā)電，同時利用儲熱系統(tǒng)加熱空氣，空氣受熱膨脹做功，發(fā)電效率大幅提升。
10.全球首個沙子工質塔式光熱電站--意大利西西里島2MWth塔式光熱電站
全球首個以沙子作為工質的塔式光熱電站坐落于意大利西西里島，該電站裝機2MWth，配備786臺定日鏡，將太陽光通過集熱塔上方的二次反射鏡，集中于下置的集熱器上。其占地面積2.25公頃，日產(chǎn)蒸汽量為20.5噸，每年可減少約890噸的二氧化碳排放量。
該項目的核心技術是STEM，即SolarThermoElectricMagaldi的簡寫，這是一種基于空氣/沙子流化床的太陽能蒸汽發(fā)生技術，該項目是首個在MW級規(guī)模對STEM進行示范的電站，能夠吸收，儲存太陽能并將熱量轉化為電力和其他熱能使用。
11.全球首個光熱綜合能源利用項目--丹麥AalborgCSPSun農(nóng)場項目
2016年10月，全球首個專為沙漠農(nóng)場供給清潔能源的商業(yè)化光熱發(fā)電項目在南澳大利亞正式投運，該項目由丹麥AalborgCSP公司負責開發(fā)，可為沙漠農(nóng)場持續(xù)不斷供應再生光熱能源和海水淡化水，確保這座占地面積約20萬平方米的Sun農(nóng)場每年可生產(chǎn)約1700萬公斤溫室番茄，幾乎占據(jù)澳大利亞全國西紅柿產(chǎn)能的15%。
據(jù)了解，這個基于光熱技術的綜合能源系統(tǒng)（IES）每年可以生產(chǎn)1700MWh的電能和250000m3淡水，每年可減排二氧化碳16000噸，相當于每年澳大利亞的道路上少了3100輛疾馳的汽車。
和世界上其他只單一產(chǎn)出一種能源（比如電能）的光熱電站不同，該集成能源系統(tǒng)能滿足多種能源需求，實現(xiàn)了太陽資源利用最大化。安裝在沙漠地區(qū)的超過23000個定日鏡（由電腦控制的鏡子）收集太陽光線，并將太陽光線反射至高達127米的集熱塔的頂端。
太陽能的聚集會產(chǎn)生超高溫度，在冬天，這些高溫將為溫室中的作物提供充足熱能。在夏天涼爽的夜晚，通過凈化從附近5千米的Spencer海灣引入的海水為溫室提供淡水。該系統(tǒng)還會利用產(chǎn)生的高溫蒸汽驅動蒸汽輪機來生產(chǎn)溫室所需的電能。該集成系統(tǒng)的能量生產(chǎn)會根據(jù)溫室對能量需求的季節(jié)性變化而相應變動，以實現(xiàn)全年能源成本的最低化。
12.全球首個商業(yè)化熔鹽槽式光熱電站--金釩阿克塞50MW熔鹽槽式光熱發(fā)電示范項目
2013年9月12日，由深圳市金釩能源科技有限公司投資建設的50MW槽式太陽能光熱發(fā)電項目在甘肅阿克塞正式開工。這是中國乃至全球范圍內(nèi)首個商業(yè)化的高溫熔鹽型槽式太陽能熱發(fā)電站。
該項目采用熔鹽傳熱儲熱槽式技術，配置15小時儲熱系統(tǒng)，設計建設152個回路，設計年發(fā)電量2.56億千瓦時，總投資19.86億元。其力爭2018年年底實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，確保2019年6月30日前全部建成且并網(wǎng)發(fā)電。
目前，該項目已完成了集熱場樁基的全部澆筑任務，樁基承臺和封閉蓄水池完成澆筑；已安裝集熱器支架700多個，發(fā)電主廠房、儲熱罐完成基礎開挖，進入基礎澆筑階段，項目配套建設的110KV匯流升壓站已開工建設。
13.全球首個投運的單機百兆瓦級別的光熱電站--阿聯(lián)酋Shams1100MW槽式太陽能熱發(fā)電站
裝機為100MW的阿聯(lián)酋Shams1槽式太陽能熱發(fā)電站于2010年7月開始建設，占地面積2.5平方公里，年發(fā)電量210GWH，總投資額約為6億美元，可滿足2萬戶普通家庭的日常電力需求，年減排二氧化碳175,000噸。該電站于2013年3月17日正式投運，它不僅是阿聯(lián)酋甚至中東和北非地區(qū)首個大型光熱電站，也是全球首個投運的單機百兆瓦級別光熱電站。
該電站太陽能集熱場由258,048面槽式反射鏡組建，共設置了192個集熱回路，每個回路擁有4套集熱單元，總計768套集熱單元，單個集熱單元由36套槽式集熱器組成，共使用了27648根真空集熱管，鏡場總采光面積627,840平方米。
該電站原本由阿聯(lián)酋Masdar（占60%股份），法國Total公司（占20%股份），西班牙Abengoa太陽能公司（占20%股份）三家公司共同投資建設運營，2016年2月4日，深陷破產(chǎn)危機的Abengoa宣稱已將其在阿聯(lián)酋Shams1槽式電站中持有的20%股權出售給了Masdar。此次股權出售后，Abengoa不再持有該電站的股權。
14.全球首個熔鹽菲涅爾商業(yè)化光熱電站--蘭州大成敦煌50MW熔鹽菲涅爾光熱項目
蘭州大成敦煌熔鹽菲涅爾光熱項目選址于甘肅省敦煌市七里鎮(zhèn)光電產(chǎn)業(yè)園，是目前全球范圍內(nèi)在建裝機規(guī)模最大的熔鹽工質線性菲涅爾式項目。該項目總發(fā)電裝機為50MW，配置了13小時熔鹽儲熱，先期工程已于2015年5月投入建設。
該項目計劃于2019年6月30日前實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。項目已取得環(huán)評、安評、水保、節(jié)能評估、建設項目選址意見書、壓覆礦、土地預審穩(wěn)評等前期手續(xù)；并取得電力接入系統(tǒng)一次、二次設計報告批復以及土地批復文件。項目主要設備招標采購工作順利完成，正在進行其他附屬設備的招標工作。
項目自2017年開始施工，現(xiàn)場場平工作已完成，項目圍墻和廠內(nèi)臨時設施建設工作已完成，集熱場首期運行回路正在建設調(diào)試。其他相關的工作也正在有序推進中。
該項目業(yè)主為蘭州大成科技股份有限公司，其自2008年起在太陽能光熱領域開展關鍵件以及系統(tǒng)集成開發(fā)研究，至2012年5月國內(nèi)首個200kW線性菲涅爾+槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)成功并網(wǎng)發(fā)電，在國內(nèi)率先掌握了太陽能熱發(fā)電整個流程的集成經(jīng)驗。
蘭州大成自主研發(fā)具有完全知識產(chǎn)權的線性菲涅爾式聚光集熱器具有占地少、抗風能力強、建設周期短、調(diào)試簡單以及易維護等特點。
15.全球首個類菲涅爾電站--華強兆陽15MW光熱發(fā)電項目
位于張北縣二圪塄村的華強兆陽張家口一號15MW光熱發(fā)電項目于2015年3月份正式開工建設，總投資7億元，年發(fā)電量達7500萬度。該項目采用了北京兆陽光熱技術有限公司具有完全自主知識產(chǎn)權的類菲涅爾式太陽能光熱發(fā)電技術，在機組正常運行、機組的啟動期間均采用太陽能，僅在施工期采用少量天然氣，對環(huán)境影響極小。
2017年7月10日，該項目常規(guī)島沖轉試發(fā)電一次成功，這標志著其開始進入聯(lián)機調(diào)試試運行階段。據(jù)了解，項目至2018年上半年預計可投入商業(yè)化運行。
張北華強兆陽光熱發(fā)電項目共分為三期，上述為一期項目，二期和三期項目位于張北縣公會鎮(zhèn)，將建設總裝機規(guī)模為100MW（二期三期各50MW）的光熱電站及配套現(xiàn)代設施農(nóng)業(yè)項目。
