光熱發電是指利用大規模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能,通過換熱裝置提供蒸汽,結合傳統汽輪發電機的工藝,從而達到發電的目的。早在“十五”期間,中國科學院電工研究所、工程熱物理所等科研機構和一些太陽能企業,已開始了光熱發電技術的項目研究。目前,我國科學家已經對碟式發電系統、塔式發電系統以及槽式聚光單元進行了研究,掌握了一批太陽能光熱發電的核心技術,如高反射率高精度反射鏡、高精密度雙軸跟蹤控制系統、高熱流密度下的傳熱、太陽能熱電轉換等。 以上三種系統性能比較。三種系統目前只有槽式線聚焦系統實現了商業化,其他兩種處在示范階段,有實現商業化的可能和前景。三種系統均可單獨使用太陽能運行,安裝成燃料混合(如與天然氣、生物質氣等)互補系統是其突出的優點。 就幾種形式的太陽熱發電系統相比較而言,槽式熱發電系統是最成熟,也是達到商業化發展的技術,塔式熱發電系統的成熟度目前不如拋物面槽式熱發電系統,而配以斯特林發電機的拋物面盤式熱發電系統雖然有比較優良的性能指標,但目前主要還是用于邊遠地區的小型獨立供電,大規模應用成熟度則稍遜一籌。應該指出,槽式、塔式和盤式太陽能光熱發電技術同樣受到世界各國的重視,并正在積極開展工作。 據了解,目前,我國光熱發電產業商業化示范項目剛剛起步,打造我國太陽能光熱產業鏈需要解決的問題有很多,比如,要掌握關鍵零部件技術,并經過商業實踐的考核;國內大型發電系統建設和調試缺乏經驗,需要與國外企業和專家合作;需要國家出臺強有力的扶持政策調動企業的積極性,但業內人士普遍認為,最迫切的重中之重,就是核心設備和關鍵零部件的國產化研制問題,只有打破這一瓶頸,才能有望從根本上降低太陽能熱發電產業的成本,推動太陽能熱發電在我國的商業化應用。 近年來隨著世界光熱發電市場的爆發式增長,槽式光熱發電從系統集成到關鍵部件制造各個環節,西門子、阿爾斯通、ABB等諸多巨頭紛紛涌入,使得槽式光熱電站的整體系統以及聚光系統、傳熱系統、儲熱系統等各子系統的設計、工程建設、運行維護水平都得到了巨大的提升,聚光組件(SCA)、集熱管(HCE)、拋物面反射鏡等關鍵部件形成了相應的行業規范。 從國內情況來看,槽式光熱發電所需的集熱管、聚光鏡和塔式要用的鏡場跟蹤系統、集熱器等核心設備,都有企業在進行研發,并實現了相關的技術突破,但目前的關鍵問題是,要從實驗室突破到實現商業化量產還有很長一段路要走,諸多問題還需解決。 政策支持 光熱發電技術正在攻關 在持續的關注和支持下,“十一五”期間“863”計劃設立了“太陽能熱發電技術及系統示范”重點項目,重點研究太陽能塔式熱發電關鍵技術;同時建立太陽能熱發電實驗系統和實驗平臺,探索大規模低成本商業化電站的技術途徑。2010年,科技部又啟動“973”計劃項目——“高效規模化太陽能熱發電的基礎研究”。 有科技主管部門的支持和引導,我國在光熱發電領域的技術成果不斷涌現,產業應用的技術門檻現在被逐步跨越。科技部近日發布的《太陽能發電科技發展“十二五”專項規劃》,進一步明確了太陽能發電領域產業技術發展的路徑:“十二五”期間,將加大10兆瓦級太陽能塔式熱發電技術、分布式太陽能熱發電技術、太陽能儲熱技術等相關技術的研發和規模化利用。 總體上看,經過多年的積累,我國已在太陽能吸熱、熱電轉換及儲熱材料、聚光裝備、槽式真空管、不同形式的吸熱器、碟式斯特林發電系統、塔式高溫熱發電系統設計等領域都有了較大進步。當前,大規模發電技術正在被突破,部分關鍵器件已產業化。光熱發電大規模應用和產業化的技術門檻,正在一步步被跨越。 光熱發電產業發展潛力巨大 盡管現階段還無法在成本方面與光伏競爭,但在專業人士看來,由于可以解決能源儲存難題及具有電網友好性,光熱發電更具有向替代能源發展的潛力,對中國這樣的能源需求大國而言,選擇發展光熱發電無疑更符合國情。中科院電工所姚志豪博士認為,由于光熱發電能直接產生公平的散熱交流電,并可連續發電,將來有可能完全替代火電、核電,承擔基礎負荷。且相比光伏和風電而言,光熱發電屬于電網友好型電源,更易于被電網接納。除了可以用來發電外,光熱發電的高溫屬性還可以用來進行高熱化工。光熱發電過程中,能夠獲得上千度的溫度,這一溫度可以用于很多化學反應,例如用于煤制油、煤制天然氣等。目前煤制油是四噸煤可以制一噸油,而用光熱則可實現兩噸半煤制一噸油。而且耗損很低,能耗很少,污染也很小。盡管光熱發電與光伏二者很難說誰憂誰劣,但受制于夜間不能發電的劣勢,光伏無疑帶給電網的壓力更大,光熱發電在這方面則有相對優勢。 從更宏觀的角度看,光熱發電產業鏈很長,對其他諸多產業的帶動作用也較大,既能推動集熱管、反光鏡、鍋爐、儲熱材料、氣冷發電機等能源設備行業的發展,又能促進玻璃、鋼材、水泥等基礎產業的發展。光熱發電產業對整個國民經濟的拉動作用,令人鼓舞。 |