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中国应尽快确立太阳能热发电战略地位 点击数:134 来源:河南永安电力电缆有限公司 发布于:2015-12-21

现在时间2010年。对于刚刚启动的中国太阳能热发电产业来说,也许要向后看10年,20年,方能看清楚,这个时间节点对于一个即将来临的新时代究竟意味着什么。
 
  这一年,技术先进、实力雄厚的国外公司纷纷在中国寻求自己的合作伙伴,抢滩世界上最大的发电市场;这一年,中国第一个1MW太阳能热发电示范电站有望建成并网;这一年,酝酿中的行业标准或将出台,来自政府的补贴政策也有望激励投资者入场,助力产业发展提速。
 
  在经济性上变得更具吸引力的太阳能热发电有望成为未来电力市场上支柱性的能源形式之一。但是在起步阶段,这一新兴行业发展的规模和速度将首先取决于政府视其为战略性产业而出台的补贴政策,其次则要靠通过技术进步和规模发展提高持续降低成本的能力。
 
  我的梦想--利用太阳能来照亮整个地球指日可待!
 
  这是来自美国的eSolar公司创办人Bill Gross喊出的雄心勃勃的口号。eSolar作为全球仅有的三家太阳能热发电技术商业化运营商之一为国人所熟知,并非是因为这句激荡人心的口号,而是其在今年1月9日与我国的蓬莱电力签署了50亿美元的2000 MW塔式太阳能热发电合同。
 
  在媒体的广泛报道中,上述合作被视为"填补了中国太阳能热发电技术空白"。
 
  与此同时,我们才发现,中国尚没有一座真正意义上的太阳能热发电厂。目前在建预计将于2010年年底建成的最大太阳能热发电示范电厂为1 MW。
 
  中国太阳能热发电的现状投射出与国际先进水平之间真实的差距。在西班牙、美国等国太阳能发电企业已经在谋求成为世界范围内的领军者,纷纷抢滩中国市场时,中国尚未确立太阳能热发电的战略地位,补贴政策付诸阙如,技术研发投入滞后,这令不少业内专家忧心如焚。
 
  各国竞逐太阳能热发电
 
  太阳能热发电正成为世界范围内可再生能源领域的投资热点。翻开世界太阳能热发电版图可以发现,目前太阳能热发电站遍布美国,西班牙,德国,法国,阿联酋,印度,埃及,摩洛哥,阿尔及利亚,澳大利亚等国家。
 
  2009年7月,12家大型公司在德国慕尼黑签署备忘录,启动"沙漠行动计划"。通过在中东及北非地区建立一系列联网的太阳能热发电站,满足欧洲15%的电力需求以及电站所在国家的部分电力需求。2009年10月30日,DII有限责任公司成立。公司股东包括ABB,德意志银行,肖特和西门子等12家公司。
 
  美国能源部太阳能办公室计划处主任Thomas Rueckert博士在2009 太阳能热发电技术国际论坛上透露,美国能源部在太阳能热发电研究与发展方面的投资在逐年增加,2009年预算为2431万美元,2010年达到7842万美元,其目标是到2020年热发电承担基础负荷。
在接受《科学时报》记者采访时,来自科技部"十一五""863"重点项目"太阳能热发电技术及系统示范 "研究人员杜茜介绍说,目前国际上正在运行的太阳能热发电装机容量已超过660MW。
 
  根据美国能源咨询机构EER的研究报告《2009~2020年全球聚光型太阳能热发电市场和战略》,早在2009年4月全球正在建设的太阳能热发电装机已达1200MW。而2009年11月,西班牙发布政府公告,宣布2012年西班牙太阳能热发电的装机目标为1850 MW。此外,美国加州能源局正在审批的太阳能热发电装机容量则达4802MW。
 
  目前中国太阳能热发电项目主要由科技部支持,进行自主技术的研发和示范电站建设。按照有关计划路线图,预计在2010年我国建成1MW实验电站及研究基地,证实技术可行性后,逐步在2015年建设10~100MW示范电站,2020年建成荒漠地区100~1000MW的商业实用电站。如上述路线图顺利实施,预计2020年后可开始规模化建设。
 
  值得关注的是,在资本市场的推动下,近年来中外企业纷纷争取在中国太阳能辐照资源优势地区上马太阳能发电项目,意在跑马圈地,以期在未来电力市场竞争中占据主动甚至主导地位。
 
  在接受《科学时报》记者采访时,eSolar的中国合作方之一的华电工程(集团)有限公司总工程师黄湘坦言,引进eSolar技术进入中国,他本人的态度"其实是非常犹豫的","这有一个自主知识产权的问题,恰恰是国外的太阳能热发电发展比中国快,但是中国也起步了。现在第一个应用国外的先进技术,可能会引导将来这种技术最能得到推广,从而占据市场主导地位"。
 
  "大家都在起跑线上,为什么中国不快跑一步呢?恰恰在研发阶段投入中国是最吝啬的到快成功了,中国投钱又是最大方的。为什么不在科研上多投入一些,发展有自己知识产权的太阳能热发电产业呢?"
 
  据黄湘分析,对于太阳能热发电能否作为未来支柱性能源形式,在美国本土也有不同的认识,eSolar之所以肯投入50亿美元在中国发展太阳能热发电技术,一方面是希望通过示范,提供实验数据,以确定技术路线,同时还以此进军中国市场,占领先机。
 
  而据业内人士分析,在上述撒哈拉太阳能热发电项目的整体产业链分工布局中,一些欧洲企业已经瞄准中国市场,与国内企业合作,计划为其撒哈拉项目提供成本低廉的产品,最终产生的电力将通过大规模电网源源不断地送往欧洲各国。
 
  在这一轮竞争中,中国会否沦为可再生能源领域又一个"制造大国"?
 
  中国太阳能热发电实验示范破冰
 
  全年日照2600小时以上的延庆,是北京地区太阳能资源最丰富的地区。当地自然条件较为恶劣,适宜在不同气候条件下进行太阳能热发电实验示范。落户于此的科技部"863"计划1MW级别的太阳能热发电示范项目,据悉将于2010年底建成并网,最终其规模将发展到100MW发电级别。
 
  在上述"863"项目的基础之上,2009年,中国科学院电工研究所牵头申请的"高效规模化太阳能热发电的基础研究"项目,获得国家"973"计划立项支持。
 
  黄湘目前担任该项目首席科学家。据了解,项目聚焦的三个关键科学问题为:太阳辐射能流聚集-吸收的时空协同输运及转换规律;极端条件下热能传输蓄存机理及与材料组成结构的关联机制;非稳态太阳能光-热-功能量系统集成理论。并结合延庆项目对新原理、新方法和新材料进行实证。
 
  太阳能热发电主要有槽式聚焦系统、塔式聚焦系统、碟式聚焦系统和反射菲涅尔聚焦系统等四种方式。目前已经商业化运行的主要是槽式和塔式,如延庆项目就是塔式系统。在光电效率方面,除了碟式达到30%以上,其他3种基本为15%左右。
 
  目前,制约太阳能热发电发展的主要技术障碍是聚光成本较高,在不稳定太阳辐照下的系统光学效率和热功转换效率低。美国目前热发电的发电成本是13~16美分/度电(无蓄热),美国能源部的目标是实现2015年8~11美分/度电(蓄热6小时),2020年低于7美分/度电(蓄热12~17小时)。
 
  杜茜介绍道,目前热发电技术发展的方向是高参数,长时间蓄热,24小时发电,可承担电力基础负荷发展;以模块化技术为基础,形成大容量太阳能热发电厂。
 
  虽然自主技术尚不成熟,但国内的热发电市场很大,杜茜表示,包括eSolar在内,国内宣布将建的热发电容量已经达到4GW。在技术方面,有些准备和国外合作,有些则在等待中国自主知识产权的技术成熟。
 
  "国外技术封锁很严,有些电站甚至不允许参观。目前我国自己的技术即将进入实验示范阶段,在热发电方面,中国应该不会走完全引进国外技术的道路。"她说。
 
  据记者了解,塔式热发电系统所用到的定日镜、吸热器、集热管等元件国内都能生产,只是在高温情况下的技术成熟度尚待考验。
 
  "目前我国太阳能热发电产业发展与国外存在的差距主要在于,太阳能热发电站系统优化设计技术及集成技术还未掌握,目前由于还没有实际建成并运行的电站,因此一些具体技术还缺乏实用经验,一些基本的检测手段也欠缺。"杜茜说。虽然元件都可以批量生产,但都没有在实际系统中进行验证,只有建成了电站才有检测手段和平台。
 
  据介绍,延庆的实验电站建成之后,也会搭建槽式和碟式的系统进行试验,检测各种方式的元件性能。通过这个试验平台为以后的商业化推广作准备,打造完整的产业链。
 
  一个利好消息就是,由中科院电工所、中国华电集团公司、皇明太阳能集团有限公司等30多家单位已经联合成立了太阳能光热产业技术创新战略联盟。
 
  该联盟的成立,将有助于推动我国太阳能热发电技术和装备制造业的发展,同时,在确立太阳能热发电行业发展标准、规范行业发展方面有所建树。目前该联盟已提交术语标准。据杜茜透露,示范电站建成之后,行业标准有望出台。
 
  国家战略支持值得期待
 
  作为太阳能大规模发电的重要方式,太阳能热发电具有一系列明显优点,首先,其全生命周期的碳排放量非常低,根据国外研究仅有18g/kWh。另外,该技术在现有太阳能发电技术中成本最低,更易于迅速实现大规模产业化。此外,太阳能热发电还具有非常强的与现有火电站及电网系统的相容性优势。
 
  基于上述优点,在黄湘看来,目前太阳能热发电并未获得与其发展潜力足够相称的战略地位以及相应程度的重视。
 
  从发展可再生能源发电战略角度,黄湘算了一笔账。按照国家发改委2007年的"可再生能源中长期发展规划",我国风电和水电的等效装机容量为3.4亿和3.8亿千瓦,生物质能虽具有2.8亿千瓦的容量,但作为生物质能全部用于发电是不明智的。按照国家发改委能源研究所课题组以节能模型、低碳模型、强化低碳模型三种方式预测,2020年我国发电装机容量分别为14亿、13.3亿、13.1亿千瓦。
"可见,即使风电和水电全部转化为电能,我国的低碳和无碳发电装机容量为8.3亿千瓦,占2020年全部电力需求的59%,因此,其余部分由哪一种可再生能源提供,最有基础并且已经规模发展的太阳能应用无疑是最诱人的形式。"黄湘分析。
 
  在当前国际太阳能发电产业竞争态势下,战略性机遇稍纵即逝。黄湘建议,国家应尽快确立太阳能发电产业的战略地位,这将是能够在未来形成规模应用的最有效的能源形式。
 
  "当前尤其需要在政策层面上要予以大力度的支持。"黄湘表示。
 
  在当前世界的每一个地区,对太阳能发电产业的政策补贴依然至关重要。在通向太阳能电力与传统电力"同网同价"的进程中,合理的补贴政策对吸引产业发展必需的投资是不可或缺的。对于中国而言,政府及时出台补贴政策对太阳能热发电发展的影响尤为重要。
 
  记者在采访中了解到,总体来说,太阳能热发电目前在我国的政府中认知度比较低,延庆示范电站一旦建成将对推动热发电快速发展有一定作用。但行业内最需要的还是政策支持。
 
  中国科学院院士严陆光认为:"我国太阳能热发电还刚刚起步,存在一些特殊困难,需要国家给予特别的扶持。" 目前,国内很多公司找到中科院电工研究所希望进行合作开发,"但大家都在等国家的支持政策",杜茜说。
 
  据悉,国家发改委和财政部在不久前召开的可再生能源上网电价讨论会上提出对太阳能热发电将采取"一事一议"的政策。
 
  技术创新的潜力也不容小觑。对于可再生能源领域,现在时间仿佛是一个躁动着新生命的前夜,革命性的技术突破随时都有可能诞生。
 
  具体到太阳能发电领域,目前,基于硅片的光伏技术、薄膜光伏技术和太阳能热发电技术正在相互竞争,以获得成本上的领先地位。
 
  黄湘认为,太阳能热发电和光伏发电各有优势,前者尤其适合于规模化发展,集中供电,而后者更适宜于分布式应用,适宜地区性、局部性发展。"两者不可偏废,越是规模化发展太阳能热发电,越是需要分布式光伏发电系统,两者能够相互补充。"
 
  饱受诟病的太阳能发电的高成本问题,在黄湘看来并不成其为问题,解决问题的途径在于通过提高发电效率和规模化应用。
 
  降低成本的途径之一就是依靠技术进步。在太阳能热发电材料研发领域存在着大量的提高效率的机会,寻找到合适的材料将有可能把热发电效率从现在的百分之十几提高至百分之二十。
 
  目前黄湘主持的"973"项目的目标之一就是致力于材料领域的突破性研究,以提高太阳能利用效率,从而降低投资成本。另一方面,该项目也将在理论上试图突破传统热功转换的模型,并致力于寻找光-热-功转换过程中的提升效率的最佳点。
 
  由于太阳能低密度的能量特性,决定了发展太阳能热发电产业将会占用大量土地。据黄湘介绍,相同规模的太阳能发电占地面积是火电的1000倍。但发电效率的提升将大幅降低对土地的需求。
 
  黄湘举例说,一台效率是10%的30万千瓦太阳能热发电机组,占地可能达到10平方公里,如果效率提高至20%,占地面积立刻能够降低一半,只有5平方公里,它的效益是非常可观的。同时,与农业、工业甚至公路交通等结合,实现土地的综合利用,也可以解决部分太阳能发电占地问题。
 
  黄湘曾撰文分析,美国建成的太阳能电站发电成本大致折合2万元每千瓦,中国火电发电成本为5000元,加上排放物处理成本会达到1万元。通过提高太阳能热发电效率,其发电成本有望低于每千瓦造价1万元,这时候用火电和太阳能热发电经济上是一样的。
 
  黄湘笃信,"太阳能热发电和化石能源发电成本两者相同,这一天可能会在10~20年后某一天到来",届时规模化发展就会实现。在化石能源因为日渐稀少将导致价格上涨的趋势背景下,太阳能热发电在经济性将变得更具吸引力。无疑,一个革命性的时代或将就此到来。

 

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