目前,对太阳能光能的利用主要集中在光伏发电领域;而对太阳能热能的利用,大多数人的认识还只局限在太阳能热水器。事实上,太阳热能的作用,远远不止于提供洗澡水。光热发电,就是一项能够充分利用太阳热能的技术。
光热与光伏:一对“孪生兄弟”
提起光热,就不得不提已经被大众熟知的光伏。作为一项清洁能源技术,光伏发电在中国的发展已经颇具规模,它通过多晶硅等半导体材料所制成的太阳能电板,利用光照产生直流电,在经过逆变器转换成交流电之后,就可以输送进电网。但由于光伏发电系统利用的是太阳光能,所以在没有光照的时候,譬如夜晚,系统便无法运作,导致电压不稳、夜间不能持续供电等问题。
而光伏的“孪生兄弟”光热,利用的则是太阳热能。光热发电技术源于上世纪80年代,经过近三十年的发展,已形成槽式,塔式、线性菲涅尔式、碟式四种光热发电系统,其中槽式发电系统现阶段应用最为广泛,技术最为成熟。数以万计的槽式反光镜将阳光聚焦到集热管上,加热集热管中的热熔盐,然后将吸聚热能的热熔盐输送到蒸汽热交换器中,产生蒸汽推动涡轮机,带动发电机发电。由于光热发电可以将白天存储的多余热量保留到晚上发电,所以能保证电站在夜间也可以提供持续稳定的电流。
光热发电的优势在于对并网友好、发电稳定、储能可控,最有条件逐步替代火电承担基本电力负荷。这项无污染,不间断输出的技术被人类寄以厚望。
光热发电现实发展中的困境
既然光热发电具有如此优点,为何鲜少见到它的身影呢?原来,光热发电在实施中遇到了不少困难。
首先是技术难点:光热发电系统要经过热能→机械能→电能的复杂过程,比起光伏的直接从光能转化为电能,需要的生产环节多,而且每个环节均需要可观投资。太阳能集热场部分是光热电站的核心技术,也占据整个电站成本40%以上。此外反射镜必须抵挡6级大风和大颗粒沙石,冰雹的袭击,并且要能够保证在恶劣的环境下至少使用20年以上。
另外,相比光伏发电,光热发电对场地要求很高。土地斜率、平整度必须达到特定角度,对工作温度要求较高,只有直射光照才能满足运行需求。在戈壁、沙漠等大范围光照强烈的地区比较适合推广。
在市场方面,由于发展时间短,光热发电行业的成熟度比不上风电和光伏,我国光热还没有形成稳定的产业链,目前示范性项目还是主导,依靠市场运作实现盈利的项目非常少,同时上网电价等问题也困扰着光热发电的市场推广。
政策支撑:国家的决心和力量
虽然光热发电在实施中遇到问题,但其清洁、稳定、安静、能耗小等种种优点还是注定这种太阳能利用方式的良好前景。国家也出台相关政策,助力光热发电的推广前进。
2014年12月,国家能源局发布《国家能源局综合司关于做好太阳能发展“十三五”规划编制工作的通知》。通知中指出,“各地区可根据本地实际情况确定太阳能利用的主要类型,重点包括太阳能光伏发电和太阳能热利用,具备太阳能热发电工程建设条件的地区,还应包括太阳能热发电的内容。”
此外,这份通知还详细规定了太阳能热发电规划研究内容:“太阳能热发电重点区域及规模、重点项目选址及建设条件、技术路线和技术经济性研究等。”
在国家能源局2015年4月发布的《国家能源局综合司关于进一步做好可再生能源发展“十三五”规划编制工作的指导意见》中,也明确指出“具备开展太阳能热发电的省份,要提出太阳能热发电基地及重点区域布局。”而“十三五”太阳能热发电技术的发展前景,也成为了此份指导意见中,要求相关单位系统分析的内容。
“钱景”无限 莫负阳光
自2010年起,全球光热发电装机迅猛增长,目前已超过4吉瓦(GW),其中新兴市场表现尤为抢眼。据国际能源署(IEA)预测,到2050年全球装机容量可达982吉瓦(GW),一个产值万亿的市场正在成型。
光热发电进入人类的视野才只有三十多年的时间,在全球已成井喷之势。我国由于光热发电产业起步较晚,至今仍没有一个50兆瓦(MW)级的商业运行电站。但伴随着光热发电在中国能源结构中战略地位的提升,光热发电有望获得更多的政策倾斜,产业投资有望迎来井喷。截至2014年底,我国已建成实验示范性太阳能光热发电站(系统)6座,装机规模约13.8兆瓦(MW)。长期以来阻碍中国光热发电产业化进程的政策壁垒正在被逐渐打破。国家能源局已基本确定了我国光热发电产业发展的进度表,即2014年-2016年通过示范电价政策扶持完成一批商业化示范项目建设,2017年进入大规模开发建设阶段。
太阳已经照耀了地球46亿年。稳定、低廉、清洁的太阳能是大自然提供给人们的无私馈赠。人类仰赖自然繁衍生长,如何更好地利用这份馈赠,如何让人类生活发展更加不悖于自然的生息规律,是我们前进时必须要思考的问题。光热发电技术,是人类利用自然无私馈赠的一种方式,是人类回答这个问题的一种答案。让我们书写好这个答案,莫负阳光、莫负自然。
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