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光热热潮已袭
发布时间:2012-05-24     来源: 光伏产业观察
本文摘要:几年时间,光伏产业的迅速崛起与沦陷,几乎是在人们还来不及错愕的一瞬间完成,光伏行业的陡然降速让整个光伏行业措手不及,集体陷入异

  几年时间,光伏产业的迅速崛起与沦陷,几乎是在人们还来不及错愕的一瞬间完成,光伏行业的陡然降速让整个光伏行业措手不及,集体陷入异常被动的整合境地。

  但最具发展前景的太阳能发电领域似乎并不甘于此种寂寞,光芒一度被光伏掩盖的太阳能热发电技术大有渐起之势,独特的技术优势在一、两年间成为全球范围内关注的焦点。

  近日,益科博能源科技(上海)有限公司的1兆瓦太阳能光热发电厂在海南三亚成功发电,此举在业界引起不少的关注。

  光热技术现状

  太阳能光热发电的原理是通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置,利用太阳能加热收集装置内的传热介质(液体或气体),再加热水形成蒸汽带动或者直接带动发电机发电。太阳能光热发电系统目前存在着主要四种方式,槽式发电系统,塔式发电系统,碟式发电系统和线性菲涅尔式发电系统,它们的技术各有特点。

  槽式技术在国外已大规模商业化应用,技术较为成熟,但发电过程需要大量用水;塔式技术与槽式技术相当,发展迅速,但也需要大量用水;碟式技术发一千瓦时电只需1.4升水,能适应日照时间长的沙漠和戈壁地区,技术转化率较高,但不能配备储能装置,且规模较小,一般应用于分布式发电;线性菲涅尔式发电系统是简化的槽式发电系统,效率较低。

  太阳能光热发电技术已日趋成熟,其经济性能否突破是其能否大规模发展的关键因素。目前不含储热的光热发电成本与光伏发电成本相当,如果考虑储热装置,光热发电的利用小时数更高,综合经济性比光伏发电更好。目前槽式电站的千瓦时电成本略低于塔式电站,且这两种发电技术的成本随系统容量的增加而下降;碟式电站的千瓦时电成本较高,不随系统容量的增加而降低。如果太阳能光热发电未来能够在经济上具有竞争力,将有望成为许多国家能源规划中的基础电力负荷。

  起步晚,潜力大

  中国属于太阳能资源储量丰富的国家之一,年日照时数大于2000小时的地区面积约占全国总面积的三分之二以上,其中,有条件发展太阳能电站的沙漠和戈壁面积约为30万平方千米,占中国沙漠总面积的23%。光热发电对太阳直接辐射强度(DNI)要求很高,中国甘肃河西走廊、青海、西藏以及新疆的哈密和吐鲁番地区的光热资源条件较好,预计可开发潜力为800万千瓦。

  相对国际太阳能光热市场的风起云涌,国内的太阳能热发电领域步伐仍略显迟缓。华北电力设计院新能源工程部总经理魏春岭在接受记者采访时表示:“由于工艺及材料等薄弱环节的限制,加上科研经费问题,国内太阳能热发电关键技术研发一直未能获得突破,与国外水平还存在较大差距。”

  据欧洲相关组织的数据显示,从2010年起,全球光热发电项目迅速增加,项目平均规模均超过光伏项目。目前美国、西班牙的太阳能热发电装机容量已经超过光伏。中国太阳能光热发电起步较晚,2007年6月11日,中国首座70千瓦的太阳能塔式光热发电系统在南京通过鉴定验收。2010年7月1日,亚洲首座塔式太阳能光热发电站在北京延庆动工兴建。

  随着国家对可再生能源的日益重视,光热发电发展不断加速。目前中国西部很多城市都在酝酿上马光热发电项目,国家在产业指导目录中将光热发电列为新能源鼓励类中的第一项,对于光热发电系统设备的产业化而言是重大利好,而随着相关设备规模化生产,光热发电成本也将在“十二五”期间不断下降。

  2011年4月,内蒙古50兆瓦槽式太阳能项目招标,大唐新能源股份有限公司以0.9399元/千瓦时的最低价中标。有关资料显示,内蒙古光热发电项目总投资约16亿元,每年可发电1.2亿千瓦时以上。

  优势互现

  在太阳能利用方面,同光伏发电相比,当前光热发电所占的份额甚至可以忽略不计。这是不是意味着光热发电有何致命缺陷,以至于不被看好?

  不少专家并不认同这种观点,认为两者都是太阳能发电的重要形式,从技术角度看,光热发电更适宜基础性能源,光伏发电则更适宜分布式能源。二者各具特点,应当是互补而非竞争的关系。

  光热最大的优势在于并网友好、储热连续、规模效应和清洁生产,因此最有条件逐步替代火电担当基础电力负荷。光伏最大的优势在于灵活高效,对光照要求低、占地小,可模块化部署,因此更适宜作为城市中能源的补充,应用于离网电站、分布式能源等。

  “光热发电5年内很可能占据太阳能发电的半壁江山,”在姚志豪看来,“光热发电在起步时就推出特许权招标,国内应用市场和制造环节同步启动,且有低温利用的产业基础,有望在国内形成从材料到制造,再到系统集成,以致最终应用的完整的清洁能源产业链。”

  此观点也得到了中海阳新能源电力股份有限公司董事长薛黎明的认同:“预计到'十二五'末,我国的光伏和光热会达到1:1的比例。”中海阳新能源电力股份有限公司是一家依靠光伏成长起来的企业。然而,这家公司却把5年后主要投资从光伏转向了光热。“2015年,中海阳公司光伏和光热的比例会达到1:1。”薛黎明表示。

  中科院电工所可再生能源研究中心马胜红研究员也表示,太阳能光热发电,在国际上已成为可再生能源的发展热点,国内在技术上也已经不存在障碍。

  高涨的热情

  去年1月20日,内蒙古鄂尔多斯50兆瓦槽式太阳能光热发电项目开标。这是我国首个光热发电特权招标项目,标志着我国光热发电朝商业化迈出了重要一步。去年6月1日,国家发改委颁布的《产业结构调整指导目录(2011年本)》正式实施,在指导目录鼓励类新增的新能源门类中,太阳能光热发电被放在首要位置。目前,各大电力集团均开始谋划光热发电项目。中电投在青海格尔木,华电在甘肃金塔,中广核在青海德令哈,均有50兆瓦以上的光热发电项目启动。此外,以中国五大电力集团为首的发电企业,都成立了专门的研究团队涉足光热发电,在青海等地的一些项目已进入实质性前期准备阶段。

  尽管核心技术被国外严密封锁,但国内央企、民企却同时已经将目光盯准太阳能热发电行业,介入该行业的趋势已经相当明显。在对光热电站项目运营权的争夺战中,央企异常活跃。在2011年,内蒙古50兆瓦的太阳能热发电项目竞标中,参与竞标的3家企业均是央企,大唐集团最终以0.94元/千瓦时的超低价格中标,市场竞争程度可以用惨烈形容。电站运营并不占据优势的民企,也不愿丧失太阳能光热发电起跑的市场机遇,早早在设备制造与产品生产领域布局光热发电市场,以中海阳、皇明、力诺为代表的企业均将重点放在光热发电产品的研发上。

  “当前进入太阳能热发电的企业以两种类型为主,一种是以皇明、力诺为代表的太阳能热利用龙头企业,以生产槽式集热管为主;另一种则是部分由光伏转向的企业,如中海阳,其研发业务早已涉及到光热发电领域,聚光镜产品已经进入最后攻关阶段。”FROSTSULLIVAN能源电力部门咨询经理曹寅在接受记者采访时说。

  “太阳能热发电核心技术、关键设备都掌握在国外企业手中,国内太阳能热发电正处于行业关键的起步期,这与几年前风电欲起之时的情况非常接近。”提到行业的发展,华北电力设计院工程有限公司新能源工程部副总经理张钧略显激动。他说:“风电发展之初也曾遭遇核心技术、关键设备被国外封锁的情况,但经过仅几年的发展,国内风电企业不仅掌握了核心技术,设备也全部实现国产化,成本的下降缩短了风电大规模的并网进程。”

  中国对光热项目的热情越来越高。许多企业积极申报光热创新技术试点项目。《太阳能发电“十二五”规划(征求意见稿)》指出,争取到2015年底建成并网光热发电装机容量100万千瓦。

  政策与技术驱动

  长远地看,光热发电是很有前途的太阳能利用形式,但目前看大规模铺开还需要解决技术路线、产业链、成本、储能方式等问题,其发展将是个逐渐完善的过程。

  加快技术升级是关键。国家发改委能源研究所副所长李俊峰说:“从太阳能光热发电发展战略来看,提升太阳能光热发电的自主创新能力和技术升级速度,才能为太阳能光热发电提供强有力的支撑。”一切取决于降低成本。我国近些年在光热发电关键技术上取得突破性进展,塔式、槽式和碟式系统均有示范项目处于建设中。

  扶持政策有待细化。“从目前来看,尽管总体政策扶持力度很大,但还没有实质性细则,如强制购电和补贴等扶持政策。若这些不确定因素不消除,国内供应链企业有可能去迎合国外市场配置资源。”姚志豪表示。可见,政策和技术只有双重发力,才能让光热这一前景无限的产业发光发热。

  集中发电效应明显

  纵观国内外太阳能热发电工程项目,装机规模大是其重要的一个共性。张钧说:“与光伏工程能适应各种规模的项目不同,太阳能热发电适合大规模的电站建设。太阳能热发电项目规模化建设效应非常明显,电站规模越大,单位电量成本就越低。同时太阳能热发电对土地面积、项目规模、资金实力都有较高的要求,在各项资源条件都具备的情况下才能进行工程建设。以宁夏哈纳斯新能源在盐池投资的22.5亿元槽式太阳能-燃气联合循环(ISCC)电站为例,同时需要满足与传统能源有效结合,拥有当地光照资源丰富、土地面积开阔、水资源不缺乏、基金实力雄厚等各项条件,以保证最佳的经济效益。”

  从宁夏回族自治区能源局获悉,2011年10月哈纳斯新能源投资的ISCC项目,规模达到92.5兆瓦,仅此一个项目占2011年全年宁夏申报太阳能总装机规模的1/10。同时对于业内关注的补贴标准,能源局相关人士表示,由于没有相关的电价补贴标准文件,具体上网电价补贴标准仍处在调研阶段。

  目前,国内太阳能热发电项目工程还是一个空白。作为国内最知名的电力设计院以及最早进入太阳能热发电项目的EPC,华北电力设计院计划将此次承接的哈纳斯盐池ISCC项目做成全国首个示范型太阳能热发电精品工程,“我们在挑选设备供应商时,将着力保证项目先进性、可靠性、经济性及工程项目实施的及时性。”魏春岭说。

  太阳能热发电原理部分与火力发电相似,为太阳能光热发电与传统能源的完美结合提供了前提。“太阳能光热发电与传统能源发电相结合,会比单独各建一个项目的投资要小,但能效利用更大。”张钧说,“最成熟、最具商业化的槽式太阳能热发电系统光电转换峰值效率约为20%,平均转换效率约为11%-16%,太阳能热发电站的蓄热系统在云遮或日落后,蓄存的热能仍可使汽轮机持续运行,保证输出电力的稳定性,增加全负荷运行时数。哈纳斯盐池ISCC项目,太阳能热发电与燃气的有机结合可以将能效利用提升40%以上。”

  展望

  太阳能光热发电以其与现有电网匹配性好、光电转化率高、连续稳定发电和调峰发电能力较强、发电设备生产过程绿色、环保等特点受到广泛关注。在全球低碳经济与新能源革命的大趋势下,太阳能光热发电有可能在中国未来能源供应中占有重要地位。

  对中国企业来说,光热发电技术门槛并不高,但在热油循环、储能以及热交换等技术环节,中国企业仍有待进一步攻关,关键是在大系统的技术和经验上,还应多向西班牙和德国等欧洲国家学习,脚踏实地,稳步发展。中国应调动产业链各相关单位积极性,通过实际电站项目锻炼提高,加大研发力度,提高产业链各环节技术水平。政府应制订完善相关法律法规,加大质量管控力度,建立质量评估体系,保证产业从起步阶段就规范健康的发展。

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