中國儲能網訊：在目前的中國，經常被許多人當做對手來比較的光伏發(fā)電和光熱發(fā)電都到了行業(yè)發(fā)展的關鍵時刻。產業(yè)歷經震蕩、逐漸趨于理性的光伏發(fā)電業(yè)界正站在十字路口中央躊躇思量，而蟄伏多年、經歷無數陣痛終迎來破繭的光熱發(fā)電業(yè)界正站在起跑線上摩拳擦掌。
近日，某外媒記者的一篇文章引起了筆者的注意。據該文介紹，光伏發(fā)電成本自2008年以來已經下降了75%，同時鋰離子電池成本未來也將大幅下降，將使光伏發(fā)電與光熱發(fā)電一樣具備高性價比的儲能能力，且成本可能更低。該記者認為，長遠來看，光伏將最終以成本優(yōu)勢戰(zhàn)勝光熱發(fā)電，完全占據太陽能發(fā)電市場。
該記者還引用了迪拜CLS能源咨詢公司CEOClaudioPalmieri的話，“短期看來，光熱儲能還將繼續(xù)扮演很重要的角色。但從長遠看，光伏及帶儲能的電池將更具前景。光熱電站是因為與傳統(tǒng)電廠比較很相似而仍然具有吸引力。但僅僅因為相似是不能夠保持長久優(yōu)勢的，最終競爭的還是成本因素?！?
中國或將快速拉低光熱成本
的確，目前從發(fā)電成本來看，市場發(fā)展較為成熟的光伏無疑遙遙領先。如上文所說，光伏發(fā)電成本近年來快速下降，在全球大力推進可再生能源發(fā)展的大環(huán)境中，尤其是在中國強大制造業(yè)的參與下，光伏發(fā)電在全球領域都顯現出要與常規(guī)化石燃料試比高之勢。
今年8月17日結束的智利供電項目招標中，來自西班牙的SolarpackCorp.Tecnologica公司以一個裝機120MW的光伏發(fā)電項目贏得了智利的供電標段，并以$29.10/MWh（約合RMB0.2元/kWh）的投標價格再次刷新了光伏最低中標價。
而在中國，自630搶裝潮過后（2016年6月30日光伏上網電價下調），在市場供過于求的高壓競爭下，低價競爭成為各家光伏企業(yè)爭奪項目的主要手段。有據為證，8月29日，山西陽泉、芮城領跑者項目，協(xié)鑫報價0.61元/千瓦時；9月22日，內蒙古包頭領跑者項目，昌盛日電和華電報價0.52元/千瓦時；10月28日，內蒙古烏海領跑者項目，英利綠色能源報出0.45元/kwh的超低價。
時隔甚短，而投標報價卻如股價跳水一般，不禁讓人大跌眼鏡。而根據英利集團總經理王剛給出的經嚴格測算后項目能夠保持8%-10%收益率的結果來看，該數據又不像是單純?yōu)榱恕百r本賺吆喝”而做出的無奈之舉，而更像是政府政策收效行業(yè)利潤空間被進一步擠壓的良性結果。
總的來說，光伏發(fā)電成本已大幅下降是不爭的事實。同時，為了解決光伏風電被定位為垃圾電而導致嚴重棄風棄光的尷尬現狀，蓄電池行業(yè)也越來越熱，再加上蓄電池原有的產業(yè)基礎，重金投入之下必有回報，蓄電池技術不斷獲得創(chuàng)新和突破，成本下降也在情理之中。雖然受關注高且成本已經大幅下降，但光伏加蓄電池目前在成本方面相比光熱發(fā)電并沒有絕對優(yōu)勢，而且大規(guī)模儲電難、壽命有限以及衰減等問題要想很快解決也并非一朝一夕的事。
面對著技術不斷獲得突破且成本迅速下降的光伏加蓄電池技術，光熱發(fā)電行業(yè)又如何呢？
事實上，光熱發(fā)電行業(yè)雖然步履艱難，建設項目較少，但通過有限的項目開發(fā)已取得了良好的成效。就以光熱發(fā)電新興市場摩洛哥和南非來說，自兩國開始發(fā)展光熱發(fā)電以來，成本已經有了大幅下降。
數據顯示，自從2011年南非推出了REIPPPP計劃，可再生能源價格已大幅下降。盡管光熱發(fā)電成本不像光伏降價那么快，但事實上相比REIPPPP計劃第一輪3.35蘭特/KWh（約合RMB1.61元/kWh）的度電成本，到2015年進行的第三輪招標時，中標電價已經降低到了1.65蘭特/KWh（約合RMB0.79元/kWh），幾乎下降了一半左右。
南非REIPPPP計劃各輪的中標電價
再來看看摩洛哥，該國目前正在建設全球最大的太陽能發(fā)電綜合項目Noor（總裝機規(guī)模為510MW），其中一期工程Noor1裝機160MW，使用槽式技術路線，現已正式并網投運；而后續(xù)兩期項目Noor2（200MW，槽式）和Noor3（150MW，塔式）電站也正在緊張建設中，上述三個光熱發(fā)電項目均配置了熔鹽儲熱系統(tǒng)，其中Noor1項目儲熱時長為3小時，Noor2項目儲熱時長為7小時，Noor3項目儲熱時長為8小時，整體投運后產生的電能將足夠滿足100萬摩洛哥家庭使用。
Noor1項目簽約電價為0.245美元/kWh（約合RMB1.68元/kWh），而Noor2項目電價已降到0.19美元/千瓦時（約合RMB1.3元/kWh），Noor3項目電價為0.16美元/kWh（約合RMB1.1元/kWh）。
由上述數據可以看到，一些海外光熱發(fā)電新興市場已經取得了良好的成效，光熱發(fā)電成本下降幅度比之光伏也并不遜色。至于剛剛開始推進首批光熱示范項目的中國，雖然光資源相比南非和摩洛哥要更差一些，但得益于強大的制造業(yè)優(yōu)勢和光熱業(yè)界多年堅守所形成的相對完善的產業(yè)鏈，我國首批光熱示范項目電價就已經低至1.15元/kWh，相比光伏行業(yè)2009年剛起步時政府出臺的金太陽工程每千瓦時最高20元的補貼來說，光熱發(fā)電的起步門檻無疑要高太多。不過反觀光伏行業(yè)曾經出現的各種亂象，政府對待光熱發(fā)電行業(yè)的理性也是有道理的，從某種角度來說也是對光熱發(fā)電行業(yè)的一種保護。
但中國光熱發(fā)電行業(yè)所處的發(fā)展環(huán)境相比光伏早期要差太多，一方面要面臨經濟下行電力需求疲軟的不利大環(huán)境，另一方面還要面臨風電、光伏等其他可再生能源成本大幅下降所帶來的巨大壓力。唯一優(yōu)勢就是可配置高性價比的儲熱系統(tǒng)以實現穩(wěn)定輸出電力并可承擔部分調峰任務，但這點優(yōu)勢還面臨著光伏加蓄電池技術快速發(fā)展所帶來的強大沖擊。
從目前現狀來說，擺在中國光熱發(fā)電業(yè)界面前的唯一一條出路就是要不遺余力地推進首批示范項目成功建設并盡快利用自有優(yōu)勢快速降成本。借用中國男足經常被調侃的一句話，留給中國光熱發(fā)電行業(yè)的時間其實也不多了，同時中國光熱發(fā)電行業(yè)從某種程度上講還肩負著帶領全球光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展的責任，因為與光伏類似，只有中國的參與才能迅速將成本拉低，從而獲得大規(guī)模發(fā)展，進而產生更大規(guī)?；б娌⑦M一步促進成本降低。
光熱光伏混合發(fā)展新思路
雖然長期以來關于光伏發(fā)電與光熱發(fā)電的優(yōu)劣之爭從未間斷，但光伏與光熱業(yè)界并非完全只有對立的聲音，近年來光伏光熱混合發(fā)展建立綜合園區(qū)的思路屢屢被提出，而且很多國家和企業(yè)已經開始了類似的探索和實踐。
從發(fā)電原理來說，光熱發(fā)電產生的電能既可以用于直接發(fā)電也可以以熱量的形式儲存起來，事實上，光熱發(fā)電的最大優(yōu)勢便是可利用熱量存儲以削弱太陽光輻射不穩(wěn)定對其發(fā)電質量的影響，同時光熱發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電方式及現有電網能夠更好契合。而光伏系統(tǒng)直接將太陽光轉化為電能，在占地面積、投入成本、技術難度上都優(yōu)于光熱發(fā)電，但光伏本身不具備儲能能力，只能通過將電能儲存在電池的方式進行儲能。但目前看來光伏加蓄電池的組合在成本、技術要求、環(huán)保效益方面不具備明顯優(yōu)勢。
因此，將光熱發(fā)電和光伏發(fā)電結合起來使用的思路具有其合理性，既能利用目前光伏發(fā)電低成本的經濟性優(yōu)勢，又能發(fā)揮光熱發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定供電可調峰的優(yōu)勢，兩者的完美互補可以滿足人類社會對于電力需要的任何負荷曲線，具備承擔電力負載的能力。
在大規(guī)模光伏發(fā)電蓬勃發(fā)展的西北地區(qū)，目前棄風棄光現象已成常態(tài)，大面積光伏板曬太陽的背后折射出的是整體電力發(fā)展規(guī)劃的決策偏失。要緩解這種尷尬局面，除了要建立消納通道，還需要足夠的調峰電力負載。在應對氣候變化大環(huán)境的當下，靠燃煤等常規(guī)化石燃料電站解決已非常困難，而具備調峰屬性的光熱發(fā)電得以發(fā)展是一種極佳選擇，這也為光熱光伏混合甚至光熱光伏風電混合發(fā)電思路的提供了良好的理論環(huán)境。據CSPPLAZA記者了解，火電指標申請越來越難而又迫切需要調峰電力的現實需要也是一些西部地方政府大力支持光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展的重要因素。
而從實施角度來說，光熱加光伏混合發(fā)電園區(qū)的嘗試已經在南非、智利、摩洛哥、墨西哥等多個國家上演。
目前南非正在建設全球第一個混合了光伏和光熱發(fā)電的大型太陽能園區(qū)，總裝機達到271MW。該園區(qū)由國際知名塔式熔鹽光熱發(fā)電項目開發(fā)商Solar Reserve和沙特ACWA電力公司共同開發(fā)的南非裝機為100MW的塔式熔鹽光熱電站Redstone和有Solar Reserve和其合作方已開發(fā)的75MW的Lesedi光伏電站和96MW的Jasper光伏電站組成，該項目集聚光太陽能與光伏太陽能于一體，以最低成本提供具備高產能系數的基礎負荷可再生能源，可完全取代燃煤發(fā)電。
南非光伏光熱混合發(fā)電園區(qū)想象圖
無獨有偶，為了更好地滿足智利北部礦業(yè)生產的需要，同時降低市場風險，SolarReserve公司也設計了一種光熱光伏互補系統(tǒng)來實現整體系統(tǒng)的高效運營，該設計配置了一套裝機規(guī)模為100MW的光熱系統(tǒng)，同時其將伴有儲熱時長達14個小時的熔鹽儲熱系統(tǒng)，光伏裝機規(guī)模為75MW。按照該設計，光伏可以在每天合適的時間段提供成本比較低廉的電力，光熱系統(tǒng)將作為基礎負荷進行全天候運行，可以達到協(xié)議滿功率運行時間90%左右，幾乎可以完全使用太陽能作為能源來源來滿足采礦時的全部電力需要。
而正在建設目前全球規(guī)模最大槽塔混合光熱發(fā)電項目Noor的摩洛哥在今年也啟動了光伏光熱混合發(fā)電項目NoorMidelt的招標工作，擬建兩個集合光熱發(fā)電和光伏發(fā)電技術為一體的混合發(fā)電項目，其中每個項目的光熱裝機在150MW到190MW之間。據悉，摩洛哥政府之所以選擇開發(fā)光伏光熱混合電站，是希望能夠在白天提供最便宜的電能同時可以滿足夜晚的用電需求。雖然光伏發(fā)電成本目前更低，但光熱電站在配置長時間儲能系統(tǒng)及穩(wěn)定供電方面則更具優(yōu)勢。
目前，德國航空航天中心（DLR）正在開展一項研究，旨在分析光伏發(fā)電和光熱發(fā)電技術到2030年將呈現何種發(fā)展趨勢。而其先期研究結果表明，在現有條件下，光熱和光伏相結合是目前最具前景的太陽能發(fā)電技術路線。光伏發(fā)電廠直接向電網供電，在用電高峰期，比如夜間，光熱將在夜晚通過儲熱發(fā)揮其優(yōu)勢。即使增加化石燃料補燃也將相對容易可行，成本不會過高。這個發(fā)現為光熱光伏混合發(fā)電技術的未來發(fā)展提供了新的支持。
聚光中溫熱利用或將成為奇兵
提起光熱利用，許多人首先想到的或許是自家屋頂的太陽能熱水器。的確，我國目前太陽能熱利用的應用領域多為低溫利用，我國也是全球最大的太陽能熱水器生產國和使用國。而本文主要說的光熱發(fā)電則屬于光熱高溫利用，是光熱利用范疇中一種相對高級的應用形式。
但光熱利用領域其實是非常廣的，家用熱水器和光熱發(fā)電都只是眾多光熱利用形式中的一種而已。具體來說，因集熱溫度的不同，太陽能熱利用應用于不同的領域。集熱和供應溫度在40-100℃的，稱為低溫熱利用，家用熱水器即屬此列；集熱和供應溫度在100-400℃的，稱為中溫熱利用。太陽能中低溫熱利用，主要用于供熱和制冷。集熱和供應溫度在400-800℃的，稱為高溫熱利用，主要用于太陽能熱發(fā)電。
下面我們主要聊一下聚光型中溫熱利用系統(tǒng)。
從工作原理來講，聚光型中溫熱利用與光熱發(fā)電系統(tǒng)一樣，可以用槽式、塔式、碟式和菲涅爾式，可以使用水、導熱油和熔鹽等介質，通過熱交換替代其他能源形式。
但從應用領域方面來講，聚光型中溫熱利用溫度區(qū)間更大，應用范圍更廣，也更貼近尋常百姓?？衫锰柲苤袦叵到y(tǒng)提供工業(yè)熱源的領域主要包括：能源、建筑、食品加工、海水淡化、化學、造紙、木材加工、合成橡膠、紡織和煙草、制冷等，熱能利用方式為水蒸氣或熱空氣為主，主要應用溫度集中在120~180℃范圍。
隨著光熱發(fā)電行業(yè)逐步走向規(guī)模化，與其同宗同源的聚光型中溫熱利用行業(yè)必然將受到有益影響而獲得前所未有的發(fā)展良機，而龐大的聚光型中溫熱利用領域的發(fā)展又可能將帶動光熱發(fā)電行業(yè)成本的進一步下降。
數據顯示，我國工業(yè)能源消耗量占能源消費總量的70%以上，而工業(yè)用熱在整個工業(yè)用能中約占50%。近年來，在造紙、食品、煙草、木材、化工、醫(yī)藥、紡織和塑料八大行業(yè)中，工業(yè)熱水、蒸汽和干燥用能總量約在4.5億噸標準煤左右，約占工業(yè)用能的20%，如果10%的能源來自于太陽能，則需要3億-4億平方米的集熱器。而粗略計算來看，首批1.349GW光熱發(fā)電示范項目所需集熱面積僅為1400萬平方米而已。
此外，工業(yè)鍋爐的用能需求更大。據統(tǒng)計，我國目前在用燃煤工業(yè)燃煤鍋爐約47萬余臺，每年消耗標準煤約4億噸，約占我國煤炭消耗總量的1/4；排放二氧化碳約占全國排放總量的10%，占全國排放總量的21%。若全國鍋爐都能與太陽能相結合，一年節(jié)約原煤約4000萬噸，減排二氧化碳約8000萬噸。太陽能產業(yè)的市場總量超過萬億。
2015年11月，國家能源局、國家發(fā)改委、環(huán)保部等七部委聯(lián)合發(fā)布《燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程實施方案》，規(guī)劃到2018年，推廣高效鍋爐50萬噸，淘汰落后燃煤鍋爐40萬噸，完成節(jié)能改造40萬噸，提高燃煤工業(yè)鍋爐運營效率6個百分點，計劃節(jié)約4000萬噸標準煤。
而通過利用太陽能鍋爐以淘汰燃煤鍋爐的思路有不少企業(yè)已經開始嘗試并取得了良好效果。例如山東禹城魯銀集團便投資96萬元建設了太陽能集熱系統(tǒng)以替代原有2臺燃煤鍋爐，每天可將48噸20攝氏度的水升溫到80攝氏度，每年可節(jié)約燃煤300噸以上，減少粉塵排放4.3噸，減少二氧化硫排放2.5噸。該項目每年可節(jié)約蒸汽費23萬元，取得了良好的社會效益和經濟效益。
國家發(fā)展和改革委員會能源研究所副研究員胡潤青曾表示，隨著太陽能熱利用技術的進步，特別是太陽能中高溫熱利用技術的進步，太陽能熱利用的應用領域不斷拓展，從傳統(tǒng)的民用熱水拓展到建筑供暖、工業(yè)熱水、制冷、發(fā)電等更多的領域。太陽能熱利用的應用觀念也在發(fā)生著轉變，從傳統(tǒng)的以太陽能為主的熱水系統(tǒng)，轉變?yōu)橐蕴柲茏鳛槌Ｒ?guī)能源系統(tǒng)的基礎能源和輔助能源。
總體說來，聚光中溫熱利用的應用領域和市場空間都相當驚人，與光熱發(fā)電一樣，目前成本應該是行業(yè)發(fā)展的最大障礙。但由于聚光系統(tǒng)組成相近，光熱發(fā)電行業(yè)啟動所帶來的規(guī)?；б嬉矂荼貙酃庵袦責崂眯袠I(yè)帶來一定利好，而這一巨大市場體量的行業(yè)一旦獲得發(fā)展，所帶來的規(guī)?；б鎸⒏?，或將反過來帶動光熱發(fā)電行業(yè)的進一步發(fā)展，如此循環(huán)，一場光熱依靠自身不同利用形式互相促進的良性發(fā)展模式有望上演。
