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歐陽昌裕:優先發展光熱發電是新能源發電的戰略選擇
來源:能源圈 | 0評論 | 5749查看 | 2016-01-19 14:31:00    
  光熱發電是我國重要的戰略性新興產業,可為我國能源結構調整和電源結構優化作出重大貢獻。我國具備產業發展的潛在優勢,西部地區具有廣袤的未利用土地資源,發展光熱發電的資源潛力巨大,可在當地打造光熱發電產業鏈,可以搶占具有較強國際競爭力的戰略制高點,為經濟發展建立新的支撐點。

  優先發展光熱發電是新能源發電的戰略選擇

  光熱發電是戰略性的可再生能源技術,與其他電源相比,光熱發電具有如下獨特的優勢:

  有助于保障國內能源安全和加快能源電力綠色轉型。發展新能源是推動能源供應革命不可或缺的戰略途徑,目前“三北”風電和光伏發電已經成為可再生能源和清潔能源的重要主力。盡管風電和光伏發電具有良好的環境品質,但容量品質差,出力具有十分明顯的隨機性、間歇性和波動性,難以調度,難以存,在“三北”基地均已出現較大規模“棄風”、“棄光”問題。光熱發電通過技術可行、成本相對低廉的儲熱裝置能夠實現按電力調度要求發電,只要設置足夠容量的儲熱系統,就能實現24小時連續發電,既可以作為基礎支撐電源,又具備較為靈活的調峰能力,能夠成為未來電網的主力電源。光熱發電還可以替代燃煤機組,與風電、光伏發電配套大規模建設,能夠顯著緩解出力波動,減少對電力系統的沖擊,大幅提高電力系統的消納能力,減少“棄風”、“棄光”矛盾。在“三北”有條件地區大規模發展光熱發電,與水電、風電、光伏發電共同組成清潔發電系統,可大大推動風電、光伏發電的發展,加快提高可再生能源在能源結構中的比重,確立其主力能源的地位。

  有助于改善生態環境和改良土地。光熱發電環境品質好,運行過程沒有污染物排放,可直接替代化石燃料,對減少溫室氣體排放、治理空氣污染能起到重要作用。根據中電聯魏昭峰先生在《中國電力企業管理》雜志2014年12期發表的《加快光熱發電的產業化進程》一文中的數據,以電站的全壽命周期計算度電碳排放量,傳統煤電為900毫克,天然氣435毫克,光伏110毫克,風能17毫克,而光熱發電產業鏈中基本不會出現光伏電池板生產過程中的高耗能、高污染等問題,碳排放僅為12毫克,是真正的綠色低碳能源。我國“三北”大部分地區光照強,干旱少雨,土地沙化嚴重,是沙塵暴的主要來源。光熱發電可以不同程度地減少地面土壤所接收到的輻照量,緩解地面風速,降低地表水分蒸發量,有助于改良土壤,從根本上治理改善沙漠化、鹽堿化土地,并可以在此基礎上進一步開展種植業和畜牧業,可以形成發電、種植、畜牧三業并舉的有利格局,增加“三北”干旱地區就業機會,有力拉動區域經濟發展。

  有助于國家西部大開發戰略實施。我國太陽能資源豐富,尤其是“三北”地區,土地和太陽能資源能夠滿足光熱發電大規模發展的需要,建設數千萬至數億千瓦光熱電站,從土地、太陽能、水資源角度測算都可行。發展光熱發電,既可以建設配備儲能裝置的大規模光熱電站,又可以建設光熱天然氣聯合電站、光熱煤電聯合電站,還可以將單機30萬千瓦及以下煤電機組改造成光熱電站等;既可以發展分布式光熱發電,包括在海島、偏遠地區利用光熱發電實現供電、供熱和海水淡化,又可以在有工業熱負荷需求地區推廣建設光熱熱電聯產、光熱工業蒸汽等。我國西北地區和西藏地區具有良好的太陽能資源條件,適合布局光熱發電。在具有相對經濟性條件下,在這些地區中長期大規模布局建設光熱電站,充分利用其電力系統友好性優勢,與基地風電、光伏電站打捆通過特高壓電網輸送到東中部用電中心,既可以大幅提升輸電線路利用率和經濟性,又可以較好地解決送端和受端電網的調峰調頻難題,促進風電、光電科學有序開發。從世界中長期能源結構布局看,在國內擁有世界領先的特高壓技術的條件下,結合光熱電站和風電、光伏電站的大規模開發,通過特高壓跨洲際輸電,有助于推動世界能源綠色化轉型和全球能源互聯網的構建。

  有助于拉動國內經濟和相關產業發展。光熱發電產業鏈的絕大部分環節為傳統制造業,涉及鋼材、鋁材、玻璃、水泥、礦料、電料、耐火、保溫、機電、機械、電子等十幾個行業產業,如建設太陽集熱島需要大量鋼材、玻璃、水泥、儲熱材料等。發展光熱發電能夠有效帶動上述產業發展,可以適度緩解我國相關產業產能過剩問題,推動汽輪機、發電機等我國傳統優勢產業進一步提升,并造就光熱發電系統集成、運行控制等新興產業,創造大量就業崗位。因此,光熱發電既是一種清潔能源供應方案,也可以拉動經濟,幫助傳統產業軟著陸,推動新興產業的發展。

  國內已經具備發展光熱發電的條件

  光熱發電需要具備三方面資源條件。

  太陽能直接輻射資源。太陽直接輻射強度(DNI)對光熱發電成本有較大的影響,根據國際可再生能源署的相關研究,年DNI每增加100千瓦時/平方米,發電成本下降4.5%。考慮到經濟性,世界相關組織研究提出,光熱發電最好建在年均DNI值1800千瓦時/平方米以上的地區。這類典型的地區包括沒有樹木的大草原、矮樹林、熱帶或亞熱帶稀樹大草原。最理想的是北緯或南緯40°以內的地區,主要包括美國西南部、南美洲、歐洲地中海國家、南北非洲國家、中東地區(約旦、以色列、伊朗)、印度沙漠平原、巴基斯坦、俄羅斯、澳大利亞和我國西北部。宏觀分析,我國內蒙古、青海、甘肅、新疆、西藏有著豐富的太陽能直接輻射資源。

  土(tu)(tu)地資(zi)源(yuan)。建(jian)(jian)立大(da)規模光(guang)熱電(dian)(dian)站(zhan),需要(yao)大(da)片的土(tu)(tu)地,同時(shi)要(yao)求地面(mian)坡度在3%以內。國際經驗(yan)顯示,建(jian)(jian)設1兆(zhao)瓦(wa)的槽式電(dian)(dian)站(zhan)占地約30畝。根(gen)據中(zhong)國工(gong)程院公開出版的《中(zhong)國能源(yuan)中(zhong)長期(qi)(2030、2050)發展戰(zhan)略研究》(可再(zai)生能源(yuan)卷(juan),2011年(nian)(nian)2月)估算,假設太陽倍數為(wei)1.5,光(guang)熱發電(dian)(dian)的年(nian)(nian)均(jun)發電(dian)(dian)效率為(wei)15%,集熱器與土(tu)(tu)地面(mian)積比為(wei)25%,每(mei)平(ping)方(fang)(fang)千(qian)米可建(jian)(jian)電(dian)(dian)站(zhan)容量(liang)(liang)3萬千(qian)瓦(wa),那么滿足年(nian)(nian)DNI值大(da)于1800千(qian)瓦(wa)時(shi)/平(ping)方(fang)(fang)米、地形坡度小于3%條件(jian)的貧(pin)瘠土(tu)(tu)地面(mian)積上(shang),我國光(guang)熱電(dian)(dian)站(zhan)裝機潛力為(wei)160億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)、年(nian)(nian)可發電(dian)(dian)量(liang)(liang)42萬億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時(shi)。

  水資源。光熱電站和傳統火電站類似,需要在蒸汽輪機循環的冷端進行制冷,而太陽能法向直射輻射比較高的貧瘠和腹膜地區,水資源都相對貧乏,所以,光熱發電盡管耗水量要比燃煤機組少一半,但用水問題一直是關注的焦點之一。根據中國工程院初步考察調研,內蒙古的渾善達克沙地和科爾沁沙地、新疆的準噶爾盆地沙漠、青海格爾木和甘肅河西走廊,都適合建設大規模光熱電站。其他地區也可以根據水資源情況,適當建設適度規模的光熱電站,特別是分布式光熱發電。此外,我國光熱發電具備產業化的條件。近年來,我國有多家光熱發電專有技術公司開發了具有自主知識產權的專有技術和專項產品,國外的專有技術公司也在我國尋求合作。我國已經初步形成光熱發電的全產業鏈,光熱發電工程項目所需的設備和材料國產化率可達90%以上。部分國內生產的關鍵設備和材料的技術水平,與國際水平相差不大,只是缺少長期運行的檢驗。國內設備和材料的生產能力完全可以滿足工程需要。隨著光熱發電產業的規模化發展和技術水平的不斷提高,光熱發電的成本一直在下降中,目前國際上投標的發電成本已降低到0.15美元/千瓦時。

  加快推進示范項目建設

  我國光熱發電目前尚處于產業化起步階段,還需要加快解決一些重大技術難題。

  光熱電站系統集成技術基本處于空白狀態。目前國內才剛剛建成青海德令哈1萬千瓦首座商業化光熱電站,整體系統設計能力和集成技術、光熱電站系統模擬及仿真技術也剛剛起步,缺乏電站建設運行維護經驗和能力。

  大型光熱電站的設計、施工、安裝、調試及運行維護在我國均是空白。目前幾種不同的光熱發電模式,如槽式、塔式、碟式、菲涅爾式光熱發電技術尚處于高速發展中,各自優缺點共存,有的還存在較大的技術障礙。在不同環境下,如大家關心的雨季、冬季和低溫、高溫等光熱電站運行技術問題,以及在電力系統中與其他電源配合協調運行等問題,都需要通過實際運行來驗證和研究解決。

  國內自主創新產品尚待示范工程予以驗證完善。國內已基本可以生產光熱發電的關鍵裝備,一些部件具備了商業生產條件,光熱發電產業鏈逐步形成。這些產品雖已通過國外專業檢測機構檢測,性能參數達到國際水平,但沒有經過實際項目使用,產品的性能、質量還沒有得到實踐驗證,核心技術也受制于人。新技術
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