發布者:時璟麗 | 來源:發改委能源研究所 | 2評論 | 6658查看 | 2013-02-28 17:12:01
目前國內電力開發企業已規劃了十多個大型光熱發電項目,光熱發電已經在技術和產業上做好準備,即將邁入商業化應用的門檻。
光熱發電在上世紀80年代形成了建設熱潮,之后由于技術和成本障礙出現停滯,近5年來,隨著技術的快速進步、產業的發展和對清潔能源需求的增加,光熱發電又逐漸在多個國家和地區成為可再生能源領域的投資熱點,但與成熟的光伏發電產業相比,光熱發電技術處在發展中,產業處于成長中,市場處于開拓中,尚需有效的政策和有利的發展環境予以支持。
太陽能光熱發電是太陽能高溫利用的主要技術形式,是太陽能利用的重要領域之一。根據聚熱方式的不同,主要分為塔式、槽式、菲涅爾式和碟式等4種,其共同點是利用不同技術加熱工質,再驅動汽輪機發電,也可以在熱能轉成電能的環節上采用斯特林發動機。
光熱發電發展狀況
隨著世界上第一座商業化運行的塔式太陽能熱發電站——裝機容量11兆瓦的西班牙Abengoa公司PS10在2007年并網發電,世界光熱發電市場重新啟動,并在全球多個地區升溫,近5年來全球市場保持穩步增長。2011年新增裝機容量45萬千瓦,累計裝機176萬千瓦,建成在運的項目主要分布在西班牙(114.8萬千瓦)和美國(50.75萬千瓦),此外、阿爾及利亞(2.5萬千瓦)、摩洛哥(2萬千瓦)、埃及(2萬千瓦)、伊朗(1.7萬千瓦)以及德國、意大利、泰國、澳大利亞也各建設了1座光熱發電站。
2009年數十個國家和機構聯合啟動了“沙漠太陽能計劃”,計劃在北非地區大規模建設光熱發電項目并將電力輸送到歐洲,但由于歐債危機導致投資無處落實、輸電網建設難度和費用高昂等因素,“沙漠太陽能計劃”實施受阻,盡管如此,光熱發電仍受到投資的青睞,2012年全球已經規劃的光熱發電項目超過1800萬千瓦,其中美國651萬千瓦,西班牙108萬千瓦;在建項目211萬千瓦,其中美國126萬千瓦。
我國“十一五”863重點項目——1兆瓦塔式光熱發電項目2012年8月成功并網發電,同年8月德令哈光熱項目1期(1萬千瓦)產出蒸汽,10月另一座1.5兆瓦光熱發電項目也在三亞竣工投產,這些標志著我國在繼美國、德國、西班牙后,探索并開始掌握大型光熱電站集成技術。目前國內電力開發企業已規劃了十多個大型光熱發電項目,裝機容量近200萬千瓦,但尚沒有實際可連續運行的商業化光熱電站。
技術多條路線,產業初具規模
光熱技術多條路線發展,各類技術各有優勢劣勢。槽式光熱發電技術相對成熟,占據市場主導地位,在已投運項目中占90%左右。塔式光熱發電系統聚光比高,工作溫度高,效率高,是近幾年比較受推崇的技術,是未來發展方向之一,在建和規劃項目中,槽式和塔式分別占據50%和40%左右。菲涅爾式也有較好的前景預期。斯特林發動機轉換效率相對高,運行較為靈活,適宜于分布式利用,但經濟性相對差。
在國內企業開展前期工作和試驗的項目中,有槽式、塔式、碟式、槽式和菲涅爾結合等多種技術形式,這些集成技術的商業化運營可行性尚需要長時間的實際運行電站驗證。
近年來國內外從事光熱發電的企業增多,除了德國、美國、以色列、西班牙等幾個國家在熱發電集熱部件、系統集成、傳熱部件等生產的傳統公司外,西門子、阿爾斯通、通用電氣等知名企業也相繼參與到光熱發電行業。
但由于近3年光伏發電成本的快速下降,使得光熱發電的競爭性削弱,光熱企業面臨的成本壓力增大,一些企業采取了在技術和示范方面增加投入、鞏固地位、獲得更多項目資金等措施,但也有一些企業急功近利,盲目擴大項目和生產規模,進行資本運作,卻在短期內由于資金斷鏈而破產,其中不乏業界的領軍企業,如美國斯特林能源公司、德國千年公司先后于2011年底、2012年2月破產。
我國光熱設備制造起步較晚,但進步顯著。槽式熱發電的聚焦集熱管這一關鍵部件全球發展近30年,僅有德國肖特和西門子兩家企業可以批量生產,但我國僅用2-3年的時間,就有13家企業試制出樣管。線性菲涅爾技術和碟式技術的一些部件制造方面也有一些新的進展,高效碟式斯特林技術有待突破,中低溫斯特林技術發展快。
光熱發電發展面臨的挑戰
關鍵技術尚需商業化電站長期實際運行驗證。各類光熱發電技術的商業化仍有一些技術上的障礙需要突破,相對于光伏,光熱發電關鍵設備、系統集成、電站運行等技術要求高,雖然近兩年我國在槽式集熱管、反射鏡、聚光器、儲熱等核心裝備上的技術水平有了一定進步,但由于沒有實際連續運行的商業化光熱發電站的驗證,這些技術在可行性和長期運行可靠性方面仍存在較大的風險。此外,我國的自然和氣候條件也對光熱發電技術提出了不同于國外光熱發電發展領先地區(美國南部、西班牙)的要求,如“三北”地區風沙大,溫差大,污染重,聚光系統及其跟蹤部件需要有很強的抗風、防沙、防塵的能力,集熱、傳熱和儲能系統需要適應大溫差和溫度的快速變化等。因此,完全照搬國外技術、直接使用國外部件和產品集成、套用國外商業化運行的光熱電站的運行模式,在我國應用可能會遇到較多問題,可能會使我國的光熱發電發展走彎路。因此,集熱、傳熱、儲熱、系統集成、電站運行技術的創新是必須的。
產業存在薄弱環節。國內光熱發電產業剛剛開始建立,一些關鍵零部件還沒有完全實現產業化,國內雖然有數十家企業介入光熱制造,但由于采用多條技術路徑,力量分散,因此各類技術的制造業均存在薄弱環節,支撐實現2015年100萬千瓦的光熱發電裝機目標,光熱產業的一些環節尚不具備大批量供貨的能力或沒有做好準備。
政策環境急需改善。光熱發電是技術和資金雙密集的產業,目前我國已建成的光熱電站規模較小,主要是得到了支持技術研發示范的科研經費的資助。但經濟性相對較好的數萬千瓦的大型光熱電站投資動輒十多億元,電力投資企業一方面希望能夠早日介入以期占領先期市場,另一方面又不愿承擔投資風險,造成目前大型光熱電站項目規劃多但在項目實際投資和開工建設上投資企業觀望的局面。因此,國家應通過有效的政策引導逐步建立光熱投資市場。
經濟性和競爭力有待提升。技術和產業能否持續健康發展,經濟性是必須考慮的問題。隨著技術的進步,光熱發電成本不斷下降,電價需求已從2008年的3元/千瓦時左右降到目前的1.7元/千瓦時左右,成效顯著。但一方面,光伏發電近幾年成本大幅度下降,一定程度上擠壓了光熱發電發展的空間;另一方面,由于光熱技術本身的不確定性和風險,其經濟性提升的預期時間和水平也存在不確定性。光熱發電還需要通過技術的不斷提升以及通過政策支持啟動市場并擴大規模,實現成本的下降。
光熱發電前景展望
光熱發電(dian)是(shi)戰略性(xing)的可再生能源(yuan)技(ji)術,雖然當前尚有(you)前述(shu)的一些技(ji)術、產(chan)業和(he)經濟(ji)性(xing)問題需要(yao)解決,但發展光熱發電(dian)并不(bu)存在(zai)不(bu)可逾(yu)越的障(zhang)礙,相對(dui)于(yu)其他電(dian)源(yuan),光熱發電(dian)具有(you)如下獨(du)特優勢(shi)。
其一,大規模發展光熱發電有助于推動可再生能源的整體發展和電力供應結構轉型。“十八大”提出要推動能源生產和消費革命,可再生能源是不可或缺的途徑之一。2012年底我國風電和光伏發電并網裝機容量分別達到6237萬千瓦和700萬千瓦左右,80%以上容量為西部、北部大基地集中開發,由于光伏和風電難以存儲,已經呈現了嚴重的并網和限制出力問題,部分地區的限電比例超過30%,而光熱發電可以通過技術可行、成本相對低廉的儲熱裝置實現按電力調度需求發電,既可以作為基礎支撐電源,也具備較為靈活的調峰能力。大規模開發光熱發電可以緩解西部和北部的風電、光伏限制出力情況,并共同組成清潔發電系統,大大提高可再生能源在電源結構中的比例。
其二,發展光熱發電對經濟和相關產業的拉動作用顯著。光伏和光熱發電的產業鏈均很長,但與光伏產業鏈不同的是,光熱發電產業鏈的絕大部分環節為傳統制造業,如太陽集熱島所大量需要的鋼材、玻璃、水泥、鍍膜、儲熱材料等,一個5萬千瓦裝機配4-8小時儲熱的光熱發電系統,約需要鋼材10萬-15萬噸、玻璃6000噸、混凝土1萬噸,發展光熱發電可以適度緩解我國鋼鐵、玻璃、水泥等產能過剩問題,此外,汽輪機、發電機也是我國的傳統優勢產業,光熱發電系統集成、運行控制則有潛力成為新興產業,因此,光熱發電不僅僅是提供