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01

占地80萬平、3萬塊超大玻璃組成的“發電站”

近3萬塊超白玻(bo)璃制成(cheng)的(de)(de)巨大鏡面，以兩(liang)個(ge)(ge)同心圓陣列(lie)(lie)相交(jiao)的(de)(de)形式整齊地排列(lie)(lie)在甘肅瓜州的(de)(de)戈壁之上，在兩(liang)個(ge)(ge)鏡面陣列(lie)(lie)的(de)(de)中(zhong)心點，豎立著(zhu)一根高達200米的(de)(de)吸熱塔(ta)，而這(zhe)兩(liang)個(ge)(ge)占(zhan)地80萬平方米、相當于112個(ge)(ge)足球(qiu)場的(de)(de)陣列(lie)(lie)，如同巨型凹(ao)面鏡，把陽(yang)光通(tong)通(tong)反(fan)射(she)到中(zhong)心的(de)(de)吸熱塔(ta)上——這(zhe)個(ge)(ge)充滿(man)工業之美的(de)(de)“天空之鏡”就是我(wo)國(guo)、也是全(quan)球(qiu)首個(ge)(ge)“雙塔(ta)一機”光熱儲能電站。

瓜州這(zhe)個光熱儲能項目預計今年年底將正式(shi)投產發電(dian)(dian)(dian)，一旦投產發電(dian)(dian)(dian)，按照該(gai)項目負責(ze)單位三峽能源(yuan)的(de)計算，它(ta)將作為(wei)基礎調節電(dian)(dian)(dian)源(yuan)，與周邊(bian)光伏和風(feng)電(dian)(dian)(dian)形成總裝(zhuang)機規模70萬千(qian)瓦的(de)多能互補清潔能源(yuan)基地，年發電(dian)(dian)(dian)量(liang)將達到18億度（千(qian)瓦時）。

所謂(wei)的“光熱發電”到底是什么(me)，又和我們(men)常常提及的光伏發電孰優孰劣？

光(guang)伏(fu)發(fa)電我們的(de)讀者(zhe)應該(gai)已經很熟悉了，就是(shi)利用太陽能(neng)(neng)電池板吸收太陽光(guang)中的(de)可見光(guang)，從(cong)而形成光(guang)電子，產生直流電，現在的(de)研究方向(xiang)一(yi)般是(shi)怎么增加(jia)光(guang)伏(fu)電池的(de)帶隙，使其能(neng)(neng)利用更多波段的(de)光(guang)。

而(er)光熱發電(dian)(dian)簡單來說(shuo)，就是(shi)利用(yong)太陽的(de)熱能(neng)作為發電(dian)(dian)的(de)能(neng)量來源，很明顯，它不是(shi)直接將太陽光變(bian)成電(dian)(dian)，而(er)是(shi)一個光能(neng)變(bian)熱能(neng)再向電(dian)(dian)能(neng)轉化的(de)復雜轉換過程，但(dan)這也是(shi)它能(neng)夠受到關注的(de)最大原(yuan)因。

02

光熱與光伏，孰強？

光熱發電，也(ye)叫(jiao)聚(ju)焦型太陽能熱發電，主要有槽式、菲涅爾式、塔式和碟式四種主流(liu)的光熱發電系統，除了光線匯聚(ju)方式的不(bu)同外，它們(men)的區別主要體現在(zai)集熱溫度、聚(ju)光比和轉換效率上。

其中，塔(ta)式(shi)光熱(re)(re)(re)發電系統(tong)是(shi)目(mu)前最主流(liu)的(de)方式(shi)：通過(guo)大量可以(yi)自由轉動的(de)定日鏡，像向日葵一樣(yang)追逐太(tai)陽(yang)，再以(yi)聚焦方式(shi)將太(tai)陽(yang)能直射光反(fan)射到中間(jian)高聳的(de)吸熱(re)(re)(re)塔(ta)上，塔(ta)上的(de)吸熱(re)(re)(re)器(qi)會加熱(re)(re)(re)流(liu)經(jing)的(de)熔鹽，將熱(re)(re)(re)量帶到附近的(de)儲(chu)熱(re)(re)(re)罐中儲(chu)存。

作為這個(ge)系(xi)統(tong)的傳熱(re)(re)介質，硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)混合(he)物或碳酸(suan)鹽(yan)混合(he)物制成的熔鹽(yan)，它的沸(fei)點是600攝(she)氏度(du)(du)，而水(shui)(shui)的沸(fei)點才(cai)100度(du)(du)，意味著這種液(ye)態熔鹽(yan)會(hui)比水(shui)(shui)更能儲存熱(re)(re)量。

具體來(lai)看，熔鹽(yan)(yan)泵會(hui)將低溫(wen)(wen)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)罐里290度(du)左右的(de)熔鹽(yan)(yan)源(yuan)源(yuan)不斷地(di)運送到吸熱(re)器中，吸熱(re)后熔鹽(yan)(yan)溫(wen)(wen)度(du)會(hui)升高(gao)(gao)至560度(du)以上，之后會(hui)通過管道運送至地(di)面的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)罐中。這種儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)方式，對應的(de)就是光伏系(xi)統中的(de)鋰電(dian)池儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)，只不過一種是熱(re)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)，一種是電(dian)化(hua)學(xue)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)。

熱量被留下來之后(hou)又該怎么發(fa)電？這就(jiu)要涉及(ji)到透(tou)平機(ji)，也(ye)就(jiu)是蒸汽(qi)(qi)輪機(ji)。高(gao)溫熔鹽(yan)被送(song)至蒸汽(qi)(qi)發(fa)生器，產生出高(gao)溫高(gao)壓的蒸汽(qi)(qi)，推動(dong)蒸汽(qi)(qi)輪機(ji)發(fa)電機(ji)組(zu)發(fa)電，光能(neng)就(jiu)被轉化為(wei)了電能(neng)。

不(bu)過在光熱發(fa)電四大系統模(mo)式中(zhong)，有一(yi)種發(fa)電系統比(bi)較獨特(te)，即并不(bu)依賴蒸汽輪機(ji)，而是(shi)靠一(yi)種外(wai)燃機(ji)“斯特(te)林發(fa)動機(ji)”發(fa)電的碟式光熱系統。

碟式光熱(re)(re)系(xi)統就像一(yi)(yi)個“大鍋蓋”，它不需要大范圍集熱(re)(re)，只用(yong)一(yi)(yi)個獨立的模塊就能進行熱(re)(re)電轉換(huan)。在(zai)它的反(fan)射鏡焦點處，放(fang)置著(zhu)一(yi)(yi)臺斯特林(lin)熱(re)(re)機(ji)，可以直接把收集的熱(re)(re)能用(yong)來(lai)驅動氫氣或氦(hai)氣等工質來(lai)反(fan)復膨脹做功，實(shi)現(xian)熱(re)(re)能到(dao)(dao)機(ji)械能再到(dao)(dao)電能的快速轉換(huan)。

但問題是(shi)，碟(die)式光熱(re)系統太像光伏(fu)了，搭(da)載了一個(ge)斯特林(lin)熱(re)機后，單(dan)獨(du)一個(ge)模塊(kuai)是(shi)沒有空間(jian)再去(qu)(qu)安裝儲(chu)能(neng)(neng)系統的(de)(de)，熱(re)能(neng)(neng)不當即利用就(jiu)浪費、沒有陽光就(jiu)失去(qu)(qu)發電(dian)能(neng)(neng)力。因此，盡管碟(die)式光熱(re)系統的(de)(de)聚光效率(lv)極高，也吸引不了能(neng)(neng)源產業的(de)(de)投資，畢竟沒必要去(qu)(qu)發展一種和光伏(fu)差(cha)不多，卻更加昂貴且不夠成(cheng)熟的(de)(de)發電(dian)系統。

但是(shi)塔式光(guang)熱系(xi)統(tong)不一樣(yang)，相比于同樣(yang)利用太陽光(guang)的(de)光(guang)伏發電(dian)，它的(de)優勢(shi)并(bing)不是(shi)發電(dian)效率高(gao)出多少，而是(shi)在于其能實現熱量的(de)長時間(jian)儲存，在夜(ye)晚(wan)沒有光(guang)照的(de)情況(kuang)下，依然可以不間(jian)斷(duan)地(di)輸出電(dian)力。

另外，瓜州這個(ge)(ge)項目雖然設置成雙塔，但共用(yong)一(yi)(yi)臺汽輪發(fa)電(dian)機，雙塔的(de)作(zuo)用(yong)是為(wei)了提升發(fa)電(dian)效(xiao)率、發(fa)電(dian)量以(yi)及儲(chu)能(neng)量。這兩個(ge)(ge)吸熱塔一(yi)(yi)個(ge)(ge)東塔，一(yi)(yi)個(ge)(ge)西塔，中間相(xiang)交重合部分的(de)定(ding)日鏡在上午(wu)(wu)會把太陽光(guang)反射到(dao)(dao)東塔上，下午(wu)(wu)就調轉鏡面，把光(guang)反射到(dao)(dao)西塔上。這種(zhong)方式能(neng)對發(fa)電(dian)效(xiao)率有多大提升還(huan)要(yao)等真正投產發(fa)電(dian)后才能(neng)確定(ding)。

03

貴是最大阻礙

盡管相比于光伏(fu)，光熱系統(tong)有一定的(de)技(ji)術優勢(shi)，但從(cong)產業(ye)的(de)發展(zhan)角(jiao)度(du)來(lai)看，光熱還(huan)是太小眾，無論是裝機量(liang)還(huan)是度(du)電成(cheng)本(ben)都還(huan)有很大(da)提升空(kong)間。

我國的光(guang)熱發(fa)電(dian)技(ji)術發(fa)展起(qi)步較晚(wan)，國務院國資(zi)委研(yan)究中心主(zhu)任衣學東曾在公開討論中提(ti)到關鍵(jian)技(ji)術突破的重(zhong)要性，“雖然(ran)目前光(guang)熱發(fa)電(dian)設(she)備和材料國產化(hua)率達到90%以上，但(dan)部分零部件如(ru)熔鹽閥等(deng)主(zhu)要還是依靠(kao)進口。”

截(jie)至(zhi)去年(nian)年(nian)底，中國(guo)(guo)內地光熱(re)發(fa)電機(ji)組裝機(ji)容(rong)量總共才58.8萬(wan)千(qian)瓦(wa)(wa)（kW），而我國(guo)(guo)去年(nian)全年(nian)光新增的光伏(fu)裝機(ji)量就達到了220吉(ji)瓦(wa)(wa)（gW，1吉(ji)瓦(wa)(wa)=100萬(wan)千(qian)瓦(wa)(wa)）。2023年(nian)3月，國(guo)(guo)家能源局發(fa)布(bu)《關(guan)于推動(dong)光熱(re)發(fa)電規(gui)模化發(fa)展有關(guan)事(shi)項(xiang)的通知》，算是為這個小眾賽道吃了顆定(ding)心丸：《通知》提到要(yao)力爭“十四五(wu)”期間(jian)，全國(guo)(guo)光熱(re)發(fa)電每年(nian)新增開工(gong)規(gui)模達到300萬(wan)千(qian)瓦(wa)(wa)左右(you)。

其(qi)實業(ye)界(jie)普(pu)遍(bian)并不認為光(guang)熱能夠替代光(guang)伏，因為它(ta)太貴了。根(gen)據國際(ji)可再生(sheng)能源際(ji)署發布的(de)報告顯(xian)示(shi)，光(guang)熱發電(dian)(dian)路線的(de)度電(dian)(dian)成本(ben)高達0.108美(mei)元(yuan)(yuan)/千(qian)(qian)瓦時(shi)，而同期的(de)光(guang)伏度電(dian)(dian)成本(ben)僅為0.056美(mei)元(yuan)(yuan)/千(qian)(qian)瓦時(shi)，海(hai)上風電(dian)(dian)和水電(dian)(dian)為0.084美(mei)元(yuan)(yuan)/千(qian)(qian)瓦時(shi)和0.044美(mei)元(yuan)(yuan)/千(qian)(qian)瓦時(shi)，相比之下。光(guang)熱貴得有點(dian)太突出了。

貴的(de)(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因在于初始成(cheng)本，以目(mu)前常見的(de)(de)10萬千瓦裝機、8小時儲熱的(de)(de)塔式光熱電(dian)站(zhan)為例，單位(wei)千瓦造(zao)價最(zui)低也(ye)要(yao)1.2萬元(yuan)，最(zui)高能接(jie)近2萬元(yuan)。大(da)面積(ji)的(de)(de)聚光系統(tong)(tong)，再加上(shang)(shang)吸熱與儲熱系統(tong)(tong)，能占到整個電(dian)站(zhan)成(cheng)本的(de)(de)八成(cheng)以上(shang)(shang)。

所以現在(zai)光(guang)(guang)熱(re)的(de)(de)出(chu)現一(yi)般(ban)是伴隨著光(guang)(guang)伏、風(feng)電(dian)(dian)(dian)等新(xin)能源(yuan)(yuan)項目，起到(dao)一(yi)個(ge)優勢互補(bu)作用。光(guang)(guang)熱(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)系統輸出(chu)的(de)(de)是交流電(dian)(dian)(dian)，可以視為(wei)一(yi)個(ge)小(xiao)型(xing)發(fa)電(dian)(dian)(dian)廠，擁有更好的(de)(de)調峰性能。瓜州項目其實(shi)也是由40萬(wan)千瓦風(feng)電(dian)(dian)(dian)、20萬(wan)千瓦光(guang)(guang)伏以及(ji)10萬(wan)千瓦光(guang)(guang)熱(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)共同構成的(de)(de)，未來這種新(xin)能源(yuan)(yuan)大基地(di)模式在(zai)地(di)廣人稀、光(guang)(guang)熱(re)風(feng)電(dian)(dian)(dian)充(chong)足的(de)(de)地(di)方(fang)還是有用武之地(di)的(de)(de)。