策劃 《太陽能發(fā)電》雜志編輯部
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從發(fā)展歷史來看,太陽能光熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展起步并不晚于光伏發(fā)電,其商業(yè)化利用試驗甚至還早于后者。但無法可否認的是,無論是產(chǎn)業(yè)化程度還是經(jīng)濟適用性,光熱發(fā)電目前都遠遠落后于光伏。
就自身稟賦而言,太陽能光熱發(fā)電無疑具有遠大的前途,這是真正的歷史趨勢,并不會因產(chǎn)業(yè)起步階段的困難而有任何改變。鄂爾多斯50MW示范項目的啟動,使得國內(nèi)光熱發(fā)電商業(yè)化利用破冰起航,“十二五”規(guī)劃更是將光熱發(fā)電放在了顯要位置,光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化之勢已不可逆。
星火已起,只待燎原!
光熱發(fā)電任重而道遠
■ 文︱吳軍杰
據(jù)國際能源署預測,到2015年全球CSP(太陽能光熱發(fā)電)累計裝機將達24.5GW,五年復合增速為90%,到2020年,其發(fā)電成本有望降至10美分/千瓦時以下。
“十二五”期間,我國政府對能源業(yè)提出了“保供應同時實現(xiàn)轉(zhuǎn)型”的主要目標。要實現(xiàn)這一任務,大力發(fā)展非化石能源、促進新興可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重就成為不二選擇。而眾多新能源類別中,太陽能光熱發(fā)電由于與電網(wǎng)更具匹配性等諸多優(yōu)勢,有望成為未來新能源發(fā)展的主導方向。
全球市場發(fā)展熱情高漲
作為太陽能源利用的主要方向,光伏發(fā)電與光熱發(fā)電一直相伴而行,盡管后者的商業(yè)化利用試驗甚至還要早于前者,但因歷史的機緣巧合,光熱發(fā)電事實上滯后了。
早在1950年代,前蘇聯(lián)就設計建造了世界上第一座小型的塔式太陽能熱發(fā)電試驗電站。在隨后的20世紀70年代至80年代末,由于石油危機的影響,替代能源技術(shù)在全球興起,其中太陽能源利用成為主要方向。但由于光伏電池價格昂貴且光電轉(zhuǎn)換效率較低,多數(shù)工業(yè)發(fā)達國家都將太陽光熱發(fā)電作為了發(fā)展重點,并投資興建了一批試驗性電站。據(jù)不完全統(tǒng)計,當時全世界建造的500kw以上的太陽能熱發(fā)電站約有20余座,發(fā)電功率最大達到了80MW。但隨著石油危機結(jié)束,光熱發(fā)電技術(shù)不夠成熟以及成本太高的問題得以凸顯,其商業(yè)化利用試驗因此停滯。
近兩年來,太陽能光熱發(fā)電再次成為國際可再生能源領域的投資熱點。相關數(shù)據(jù)顯示,全球新增清潔能源投資流向大型太陽能熱發(fā)電領域的趨勢正日益明顯,項目建設規(guī)模也越來越大。美國BrightSource公司日前開建的392MW Ivanpah光熱電站,以高達22億美元的總投資摘桂全球投資最大的在建光熱發(fā)電項目。而2009年7月,更有歐洲數(shù)國企業(yè)曾聯(lián)合推出一項號稱“歐洲沙漠行動”的光熱發(fā)電項目規(guī)劃,計劃未來十年內(nèi)投資4000億歐元在中東及北非地區(qū)建立一系列并網(wǎng)的太陽能熱發(fā)電站,希望以此來滿足歐洲15%的電力需求。
資料顯示,自2009年來,西班牙光熱發(fā)電累計裝機約582MW,在建項目超過600MW;美國在建項目近500MW,規(guī)劃項目超過10GW;另外中東地區(qū)、澳大利亞、印度、南非等國也有規(guī)模不一的項目正在啟動中。
據(jù)美國能源部Rueckert博士日前在三亞光熱發(fā)電論壇上介紹,截至2011年8月,全球已經(jīng)運行的商業(yè)太陽能熱電站總裝機容量為1352.65MW,在建項目3159.9MW,宣布要建的達14989.08MW。
太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化正進入快速發(fā)展期,而隨著技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)化成型,這一產(chǎn)業(yè)在未來二十年內(nèi)將迎來發(fā)展高潮。據(jù)綠色和平組織、歐洲太陽能熱發(fā)電協(xié)會(ECSPLA)與國際能源署在2009年共同編寫的一份報告中指出,到2030年,太陽能熱發(fā)電能滿足世界電力需求的7%,2050年滿足世界電力需求的25%。
據(jù)此推算,到2015年,全世界太陽能熱發(fā)電累計裝機容量要達到2446萬千瓦,年均裝機容量為546萬千瓦;到2020年,全世界太陽能熱發(fā)電累計裝機容量達到6858萬千瓦,年均裝機容量1260萬千瓦;到2035年,全世界太陽能熱發(fā)電累計裝機容量將高達83070萬千瓦,年均裝機容量更是超過4000萬千瓦。
而歐盟也在2010年6月發(fā)布的“太陽能熱電2025”報告中指出,到2025年,僅歐洲的太陽能熱發(fā)電累計裝機容量就將達到6000萬到1億千瓦。
國內(nèi)市場方面,除內(nèi)蒙古50MW示范電站啟動外,也屢屢傳出五大電力集團以及部分大型企業(yè)集團在光熱發(fā)電方面的立項消息。觀察人士認為,如果所有已公布項目均能實施,2015年前我國太陽能熱發(fā)電裝機容量將達3GW左右。
無法否認,國內(nèi)市場已處于加溫啟動階段,業(yè)界對太陽能光熱發(fā)電的發(fā)展前景已基本達成共識,各路資金更是躍躍欲試。
但也應該清醒地看到,國內(nèi)太陽能光熱發(fā)電的規(guī);虡I(yè)利用還存在著諸多制約因素。其中,技術(shù)成熟度、產(chǎn)業(yè)化基礎以及發(fā)電成本或系統(tǒng)經(jīng)濟性等問題首當其沖。
對技術(shù)的理解漸趨一致
太陽能光熱發(fā)電(Concentrated Solar Power,簡“CSP”)是一種太陽能聚光熱發(fā)電技術(shù),依靠各種聚光鏡面將太陽的直接輻射(DNI)聚集,通過加熱導熱介質(zhì),再經(jīng)過熱交換產(chǎn)生高溫蒸氣,推動汽輪機發(fā)電。
CSP目前主流的幾種技術(shù)路線都是按照太陽能采集方式來劃分的,主要有塔式、槽式和碟式三類。目前全球范圍內(nèi)已建成或在建的項目,以槽式為最,但塔式和碟式也開始得到越來越多的應用。
就三種技術(shù)的比較而言,天威(成都)太陽能熱發(fā)電開發(fā)有限公司總工程師周學斌認為,槽式系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成熟,也基本實現(xiàn)了商業(yè)化,其他兩種方式還處于示范階段。他進一步解釋說,“槽式系統(tǒng)目前的技術(shù)標準、運營經(jīng)驗以及分析數(shù)據(jù)都是比較成熟的,所以在國外建設槽式電站銀行可以擔保,在國內(nèi)也有政策支持,因此槽式系統(tǒng)的商業(yè)化發(fā)展速度更快。”據(jù)他介紹,目前槽式系統(tǒng)在國際市場上裝機規(guī)模越來越大,西班牙達到了2.4GW,美國政府已審批的將在2014年之前建設的項目裝機容量也達到了2GW。
而塔式和碟式目前所占份額相對較小,也比較分散,多是一些小規(guī)模項目,尤其碟式所占份額更小。不過就技術(shù)優(yōu)勢而言,周學斌也認為這三種技術(shù)路線都有各自的特點,他介紹說,“槽式系統(tǒng)線聚焦技術(shù)已經(jīng)得到了近三十年的實踐驗證,在成熟度上沒什么問題,但其線聚焦形式的聚光效率與集熱管太長帶來的熱能耗散始終是個問題;而塔式系統(tǒng)相對造價成本低,跟蹤系統(tǒng)簡單,抗風能力強,所以在中溫熱發(fā)電方面有其獨到優(yōu)勢。但由于聚光鏡距離塔頂太遠,對跟蹤的命中率和精準度的要求也更高,且因為距離過遠光能損耗更大,這些問題都不太好解決;相比而言,碟式的聚光效果更好,也更省水,盡管在相同規(guī)模條件下可能占地面積更大,但對場地平整度要求卻沒有前兩種技術(shù)那么高,因此具有更靈活的應用空間!
在占地面積方面,周學斌用了一個非常形象的比喻來區(qū)分三種技術(shù)路線的差別——槽式系統(tǒng)是連排別墅,塔式系統(tǒng)是獨棟別墅,碟式則是疊拼獨棟別墅。
東莞中能光伏科技有限公司首席技術(shù)官何斌則從系統(tǒng)跟蹤效率和設備制造角度對槽式系統(tǒng)和塔式系統(tǒng)表達了自己的看法。在他看來,槽式的跟蹤系統(tǒng)只能跟蹤東西方向,不僅跟蹤精準度低,對場地要求也更高,而且其拋物面聚光鏡和集熱管加工難度也較大,目前全世界有能力規(guī);a(chǎn)的企業(yè)也不多;而塔式系統(tǒng)因為鏡子的距離太遠,帶來聚光差別大,因此對鏡面平整度加工要求很高,制造是個難題。
任何一種技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣,離開金融機構(gòu)的支持幾乎是不可想象的,因此金融資本對技術(shù)的理解會在很大程度上左右產(chǎn)業(yè)化進程。亞洲開發(fā)銀行對太陽能源在本區(qū)域的利用一向積極支持,其區(qū)域和可持續(xù)發(fā)展部能源高級顧問和實施領導Anil Terway先生日前在接受本刊記者郵件采訪時表示,“亞行在技術(shù)選擇上保持中立。盡管槽式是CSP主流技術(shù)中最成熟的,但每種CSP技術(shù)在轉(zhuǎn)換效率、占地、成本、冷卻用水的需求等方面各有優(yōu)缺點。因此技術(shù)選擇要根據(jù)預期的產(chǎn)出、場地條件、可利用的投資資金情況進行審慎的分析!
據(jù)Anil Terway介紹,亞洲開發(fā)銀行自從2009年以來一直在推動中國的太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展,并已經(jīng)提供了一項名為“太陽能熱發(fā)電開發(fā)”的技術(shù)援助贈款,該技術(shù)援助贈款目前正在幫助八達嶺1兆瓦塔式CSP示范電站和甘肅50兆瓦CSP示范項目建設。
作為地區(qū)政策性金融機構(gòu),盡管亞行的看法與其他投資性金融資本的可比性不大,但其審慎的態(tài)度多少還是表明了目前外界對光熱發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀的一種理解。當然,Anil Terway同樣也認為,太陽能熱發(fā)電能夠成為可再生能源的一種主流技術(shù),因為“帶有儲熱設施的光熱發(fā)電系統(tǒng)輸出是連續(xù)的和可調(diào)配的,這消除了風電和光伏發(fā)電技術(shù)輸出的間歇性問題,還可以用于大型混合系統(tǒng),例如和天然氣發(fā)電相結(jié)合等。”
不過,業(yè)界對于技術(shù)路線的發(fā)展仍在不斷思考和探索。在周學斌看來,正是有了過去數(shù)十年的實踐,高溫高聚光的方向才凸顯出來,并成為未來光熱發(fā)電技術(shù)的大趨勢。因為只有高參數(shù)才能產(chǎn)生高效率,才能降低造價成本實現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展。從這個角度,他認為目前的三種技術(shù)路線都有局限,未來應該是多種技術(shù)路線的優(yōu)勢集合。
中海陽新能源電力股份有限公司董事長薛黎明對此表示了認同。據(jù)他介紹,目前業(yè)界已開始試驗把原本作為獨立發(fā)電系統(tǒng)的眾多碟式系統(tǒng)串聯(lián)起來組成一個大系統(tǒng),經(jīng)過其更高效率的熱能收集,到后端推動汽輪機發(fā)電。薛黎明解釋說,“碟式系統(tǒng)的高聚光能夠收集更多的熱能,不但規(guī)避了槽式的集熱管散熱問題和塔式的跟蹤精準度以及遠距離傳輸光能問題,而且更節(jié)水,對場地的要求也更靈活,因此將是未來的主流方向!
在八月中旬于三亞舉行的太陽能光熱發(fā)電國際論壇上,對這一技術(shù)發(fā)展方向持認同態(tài)度的內(nèi)人士不在少數(shù),一家國外企業(yè)甚至還搬來一個將用于此技術(shù)方向的碟式模型擺放在了會場門口。
總體而言,多位業(yè)內(nèi)專家都表示,光熱發(fā)電作為一種技術(shù)群的集成,需要克服的技術(shù)難點還很多,而且相比光伏系統(tǒng)也有更多的特殊要求,比如對電站選址的場地、光照強度、太陽照射角度以及空氣相對濕度等要求都更為嚴苛,這也在一定程度上制約了光熱發(fā)電的試驗和示范。
規(guī)模化試驗亟標準化
也正是由于光熱發(fā)電技術(shù)路線尚存衍變可能,因此在一定程度上統(tǒng)一技術(shù)研發(fā)和設備制造標準,可能是光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化目前更緊迫需要解決的問題。此說并不矛盾。
目前的三種主流技術(shù)都已經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展和實踐,一些技術(shù)環(huán)節(jié)已經(jīng)相當成熟。但光熱發(fā)電如要大規(guī)模利用,仍還需要更大范圍更大規(guī)模的試驗和實踐,因為對于光熱發(fā)電這種多技術(shù)群集合的大型系統(tǒng)而言,不同規(guī)模量級的系統(tǒng)甚至有可能需要采用完全不同的集合技術(shù)。如果沒有技術(shù)標準作為支撐,更大規(guī)模和范圍的試驗很難實現(xiàn),意義和價值也將大打折扣。
只有更大規(guī)模地將現(xiàn)有技術(shù)路線予以試驗和實踐,其各自的優(yōu)劣勢才可能更充分地體現(xiàn)出來。也只有在此基礎上,聯(lián)合多種優(yōu)勢的技術(shù)整合方向或曰技術(shù)創(chuàng)新才更具價值。
近年來,國內(nèi)不少機構(gòu)或企業(yè)都宣稱在光熱發(fā)電設備或技術(shù)方面有研發(fā)成果出來。但不可否認的是,這些研發(fā)成果幾乎都未進行過規(guī);娬镜脑囼灪蛯嵺`,因此其技術(shù)可靠性和規(guī)模化利用可行性仍有待驗證,還需要通過規(guī)模化電站建設去試驗和實踐。而規(guī)模化試驗,同樣需要在設備選型乃至系統(tǒng)集成方面形成一定的標準,不然很難實現(xiàn)規(guī)模化,投資成本也更高。
因此,標準的建立,或?qū)⒊蔀楣鉄岚l(fā)電產(chǎn)業(yè)化真正起步的基石?傻踉幍氖牵瑯藴实慕⒈旧砭托枰嗟脑囼灪蛯嵺`作為基礎。
正是因此,對于產(chǎn)業(yè)化初期舉步維艱的光熱發(fā)電來說,政府在此時此刻的引導作用才更顯重要。于是,光熱發(fā)電面臨的另外一個關鍵問題也就凸顯出來——政府如何促進產(chǎn)業(yè)建立基礎,以邁出最為關鍵的前幾步。作為一種已被實踐證明可行的技術(shù),光熱發(fā)電向產(chǎn)業(yè)化和規(guī);梅较虻钠鸩,離不開政府之手的積極介入。
產(chǎn)業(yè)化起步仍需政策扶持
與很多新興技術(shù)一樣,光熱發(fā)電的核心技術(shù)目前也只是掌握在少數(shù)幾個國家的企業(yè)手中。周學斌表示,“由于光熱發(fā)電技術(shù)本身存在的難點較多,加上改革開放以來我們已經(jīng)習慣了以市場換技術(shù),所以國內(nèi)在政策支持力度、相關標準執(zhí)行和鼓勵政策方面都并不夠熱心,從而導致國內(nèi)光熱發(fā)電的規(guī)模化示范一直未能真正啟動。”在他看來,沒有規(guī)模化的市場利益驅(qū)動,國外光熱發(fā)電技術(shù)大國不太可能將工藝和設備同時轉(zhuǎn)讓給我們。
作為全球為數(shù)不多的能生產(chǎn)槽式光熱發(fā)電集熱管的企業(yè),肖特公司相關人士接受本刊記者采訪時就表示,肖特之所以目前對國內(nèi)小規(guī)模的示范項目興趣不大,主要還是擔心核心技術(shù)的流失。
盡管掌握光熱發(fā)電核心技術(shù)的主要跨國企業(yè)都對進入中國市場積極“示好”,但國內(nèi)目前“雷聲大,雨點小”的市況看來對他們的吸引力并不大,記者近日約訪的幾家知名外資光熱發(fā)電設備企業(yè)均避而不談其中國市場策略,亦可窺其心態(tài)一斑。
在周學斌看來,引進技術(shù)與自主研發(fā)并不矛盾,國內(nèi)市場的起步完全可以借鑒國外的成功經(jīng)驗。他建議,“我們可以沿襲美國、西班牙等光熱發(fā)電技術(shù)強國的做法,從多做試驗示范項目開始,以吸納和吸收為前提,堅持自主研發(fā)創(chuàng)新的原則。如此,更有望盡快邁出國內(nèi)光熱發(fā)電市場化的第一步!
美國、西班牙等國在光熱發(fā)電領域之所以領先,很大程度上是因其早在20多年前就開始了巨額投資。如前文所述,上世紀80年代前后光熱發(fā)電在西方國家曾掀起了一撥投資高潮。其中特別值得一提的是,美國于1985年開始在加州建設的9座槽式太陽能熱電站,總裝機容量達到353.8MW,且至今仍在正常運行。
盡管由于石油危機結(jié)束后光熱發(fā)電系統(tǒng)成本問題凸顯,各國光熱發(fā)電投資熱情停滯,但卻正是由美國、西班牙、以色列和德國等發(fā)達工業(yè)國家在上世紀掀起的那一輪光熱發(fā)電實踐高潮,帶來了光熱發(fā)電技術(shù)的快速進步,并沉淀至今。
我國在太陽能熱發(fā)電領域的實踐實際上一直都沒有真正啟動,只是進行了一些技術(shù)研發(fā)和小型樣機試制。周學斌介紹,受經(jīng)費和技術(shù)條件的限制,國內(nèi)只是在“六五”期間建立了一套功率為lkw的太陽能塔式熱發(fā)電模擬裝置和一套功率為lkw的平板式太陽能低熱發(fā)電模擬裝置,并與美國合作設計并試制成功一套功率為5kw的碟式太陽能發(fā)電裝置樣機。
在全球經(jīng)濟衰退和國內(nèi)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的背景下,政府扶持光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的意義,其實已經(jīng)不僅限于對一種技術(shù)的支持。在北京工業(yè)大學教授吳玉庭看來,大力推廣和發(fā)展太陽能熱發(fā)電可帶動十大關聯(lián)產(chǎn)業(yè),并可促進我國經(jīng)濟的高速發(fā)展。他介紹說,“太陽能熱發(fā)電示范電站所涉及的產(chǎn)業(yè)鏈非常廣泛,包括支架、玻璃加工和成型、機械傳動系統(tǒng)和跟蹤、監(jiān)測和控制、高溫換熱器、高溫熔鹽罐、高溫熔鹽泵及水泵、管路閥門、高參數(shù)小容量蒸汽輪機、熔鹽配制等。其中鋼鐵、水泥和玻璃是太陽能熱發(fā)電的主要材料!睋(jù)他估計,建設一個10萬千瓦的光熱電站需要1.5萬噸玻璃、5萬噸鋼材和4萬噸水泥,如實現(xiàn)年裝機容量1000萬千瓦,則每年需150萬噸玻璃、500萬噸鋼材和400萬噸水泥。因此光熱發(fā)電可延伸產(chǎn)業(yè)鏈,并可大大拉動鋼鐵、水泥和玻璃的需求。
吳玉庭認為,太陽能熱發(fā)電技術(shù)在未來3~5年內(nèi)會發(fā)展成為一個超過風力發(fā)電規(guī)模的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。而現(xiàn)在“正是投資的最佳時機!钡舱J為,國內(nèi)光熱發(fā)電還處于醞釀期,其產(chǎn)業(yè)還未形成。因此,“在目前太陽能熱電站配套部件還未實現(xiàn)批量生產(chǎn)的情況下,太陽能熱電站的建設成本肯定是高的,這就迫切需要政府出臺產(chǎn)業(yè)扶持政策,如貸款、免稅、電價等。因為從研發(fā)到真正商業(yè)化之間有一個死亡谷,如果政府政策缺位,產(chǎn)業(yè)將很難健康發(fā)展!彼f道。亞行的Anil Terway也認為,“在光熱發(fā)電部署的早期階段,政府應該更多的關注CSP的開發(fā)。盡管中國政府制定了‘十二五’期間雄偉的太陽能裝機量目標--新增10吉瓦,但對于CSP明確的目標仍未出臺。而最新出臺的上網(wǎng)電價對于光伏和光熱發(fā)電是相同的(人民幣1元-1.15元/度),我們認為這不能反應CSP技術(shù)的成本結(jié)構(gòu),而且對于增加儲熱系統(tǒng)以提升光熱發(fā)電的并網(wǎng)能力幾乎沒有激勵!彼硎荆袊谕茝VCSP技術(shù)方面頗有潛力,政府應給予更充足的支持,包括適宜的電價機制等。
對于電價機制的形成,東莞中能光伏科技有限公司首席執(zhí)行官李成成認為,政策對光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的促進作用的確是第一位的,也是目前迫在眉睫的,但具體上網(wǎng)電價的確定仍然還是要借助國內(nèi)光熱發(fā)電市場的規(guī);瘑樱渲幸(guī);痉稇檬顷P鍵,從而才能吸引大量的設備和工藝研發(fā)投資,實現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
周學斌和吳玉庭都認為,在國家的“十二五”規(guī)劃中,光熱發(fā)電之所以排在了前列,也是因為這個行業(yè)具有巨大的發(fā)展?jié)摿。很顯然,政府也認識到了光熱發(fā)電才是未來發(fā)電行業(yè)的先鋒。
多位業(yè)內(nèi)人士都表示,盡管由于光熱發(fā)電尚未形成產(chǎn)業(yè),國家在投入方面還很慎重。但隨著越來越多的央企和民營企業(yè)的加入,這一狀況正在發(fā)生改變。
中科院太陽能熱利用與光伏系統(tǒng)重點實驗室主任王志峰曾公開表示,隨著國內(nèi)一批示范項目的啟動,我國光熱發(fā)電設備產(chǎn)業(yè)很快將形成千億元產(chǎn)業(yè)集群。中科院電工所可再生能源研究中心主任馬勝紅也認為,形成我國從基本材料、主機設備和系統(tǒng)設計集成的太陽能光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的時間不會太長了。
系統(tǒng)經(jīng)濟性初具競爭力
據(jù)周學斌介紹,目前全世界只有美國和西班牙基本實現(xiàn)了光熱發(fā)電的商業(yè)化運營。從上述國際市場來看,光熱發(fā)電的系統(tǒng)建造成本已遠比上世紀有了很大的降低,且隨著傳統(tǒng)能源價格的上升,其發(fā)電成本與傳統(tǒng)能源的經(jīng)濟性同比也已有了大幅上升,已初步具備了與傳統(tǒng)能源的競爭力。
據(jù)Rueckert博士介紹,美國能源部于2009年發(fā)布的太陽能熱發(fā)電研究計劃中,宣布到2015年太陽能熱發(fā)電成本將由2008年沒有蓄熱的13~16美分/kWh降低到2015年6小時蓄熱的9~12美分/kWh,到2020年實現(xiàn)蓄熱18小時,成本降低到6美分/kWh。
而歐盟在2010年6月發(fā)布的《太陽能熱電2025》中指出,目前歐洲太陽能熱電站的成本是每千瓦27歐分左右,并預計在2015年迅速降低到每千瓦10歐分的水平。
如此成本,在經(jīng)濟性方面已可與常規(guī)火力發(fā)電相競爭。
而國內(nèi)市場由于尚無規(guī)模裝機試驗,目前還無法從經(jīng)濟性角度予以比較。但周學斌表示,如果國內(nèi)市場真正得以啟動,其發(fā)展速度將會是很快的!耙坏┪覀冊谑袌鋈萘亢驼咧С謨煞矫娴玫酵黄疲瑖鴥(nèi)光熱發(fā)電將很快凸顯其競爭力,規(guī);l(fā)展指日可待!
有專家認為,一旦產(chǎn)業(yè)鏈完整,國內(nèi)光熱發(fā)電就將顯現(xiàn)出良好的系統(tǒng)經(jīng)濟性,因此國家應考慮給予國內(nèi)企業(yè)多做集成電站的機會。
除了規(guī);纱龠M系統(tǒng)投資和發(fā)電成本降低外,從電網(wǎng)大系統(tǒng)的角度來說,由于光熱發(fā)電發(fā)出來的直接就是交流電,且可依靠熱儲存實現(xiàn)不間斷發(fā)電和可調(diào)度,因此發(fā)電規(guī)模效益更好。同時對電網(wǎng)要求較低,基本可以直接與電網(wǎng)對接,屬于電網(wǎng)友好型電源,因此電站投資外的電網(wǎng)大系統(tǒng)成本也更低。
另外,在環(huán)境危機日益嚴峻的今天,經(jīng)濟性比較已不能僅限于只計算直接投資和發(fā)電成本,還需要加入環(huán)境成本,而這是一筆更大的支出。
有專家表示,即或僅僅只是與同為清潔能源的光伏發(fā)電相比,光熱發(fā)電也沒有生產(chǎn)光伏電池所帶來的高能耗、高污染等問題,設備生產(chǎn)過程更清潔、更環(huán)保。
前途無限光明
按照國家領導人對國際社會的承諾,我國對可再生能源利用在國內(nèi)能源占比到2020年將達到15%,這是一個艱巨的目標。在核能危機和水電環(huán)境問題突出的背景下,以現(xiàn)有可再生能源的技術(shù)特點和資源性角度來看,或許只有太陽能源具有擔當主力軍的能力。而從技術(shù)特點上來說,由于太陽能光熱發(fā)電可與低成本大規(guī)模的蓄熱技術(shù)結(jié)合,可提供穩(wěn)定的高品質(zhì)電力,克服了風能和光伏發(fā)電無法大規(guī)模使用蓄電池而造成的輸電品質(zhì)差、對電網(wǎng)沖擊大的缺陷,因此是目前技術(shù)條件下可再生能源發(fā)電中最有前途的發(fā)電方式,也更有可能成為未來的主力能源。
國家發(fā)改委在今年6月1日頒布實施的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄(2011年本)》鼓勵類新增的新能源門類中,太陽能光熱發(fā)電被放在了突出位置。另外,即將出臺的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中,太陽能熱發(fā)電目標擬定為2015年裝機達100萬千瓦,2020年裝機達300萬千瓦。《規(guī)劃》中提出,未來5年將在全國光照條件好、可利用土地面積廣、具備水資源條件的地區(qū)開展太陽能熱發(fā)電項目的示范,“十二五”將通過這些試點地區(qū)項目帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展,到2020年開始實現(xiàn)規(guī);虡I(yè)應用。業(yè)內(nèi)人士據(jù)此認為,到“十二五”末,我國光熱發(fā)電的裝機容量有望超過光伏發(fā)電。
但目前國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)基礎,也仍讓不少人表示了困惑。
據(jù)周學斌介紹,目前無論國際還是國內(nèi),對光熱發(fā)電市場也都有兩派意見。一派認為,光熱發(fā)電前景非常好,技術(shù)已經(jīng)很成熟,大規(guī)模商業(yè)化利用的時機已經(jīng)到來;另一派的意見卻不甚明了,認為光熱發(fā)電無論是在技術(shù)上還是經(jīng)濟性方面都還有待更大規(guī)模的驗證。
他對記者表示,因為光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)熱利用產(chǎn)業(yè)結(jié)合度太高,所以很多人躍躍欲試。但由于國內(nèi)產(chǎn)業(yè)基礎薄弱,因此更現(xiàn)實的出路可能還是采取市場換技術(shù)的模式快速把產(chǎn)業(yè)做起來?赡壳耙恍┱莆蘸诵募夹g(shù)的國際大公司對中國市場的態(tài)度很不明朗,這也讓國內(nèi)企業(yè)比較困惑,不知道什么時候才是最好的切入點,所以目前國內(nèi)很多大企業(yè)實際上還是關注和觀望多于行動。
在他看來,目前的市況從表面來看是比較樂觀的,但我國現(xiàn)在還處于光熱發(fā)電發(fā)展初期,如果沒有政府在政策方面的更大支持和扶助,即使是國內(nèi)的五大電力集團,面對光熱發(fā)電這種要求規(guī);、高投資的行業(yè),盡管其間的利潤著實可觀,可能對此也只能是有動力卻沒實力。
光熱發(fā)電漸入佳境
■ 文︱郝珍輝
于今年6月1日正式實施的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導目錄(2011年本)》中,新能源作為單獨門類首次進入指導目錄的鼓勵類,而“太陽能熱發(fā)電集熱系統(tǒng)開發(fā)制造”則被列為新能源大類中的第一條。
分析人士認為,這意味著“十二五”期間國家將在產(chǎn)業(yè)政策方面大力扶持光熱發(fā)電及其相關設備制造業(yè),國內(nèi)光熱發(fā)電市場有望因此駛上快車道。
起步艱難
2010年10月20日,國內(nèi)目前最大的太陽能熱發(fā)電項目——內(nèi)蒙古鄂爾多斯50兆瓦槽式太陽能熱發(fā)電特許權(quán)示范項目開始招標,一度默默無聞的光熱發(fā)電從此由幕后走到了臺前,標志著國內(nèi)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)正式啟動。
本刊記者日前與某業(yè)內(nèi)人士論及光熱產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀時,該人士用形容國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的“世界看中國,中國看江浙”句式,以“世界看中國,中國看內(nèi)蒙”來形容國內(nèi)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)。 但與光伏招標火爆的場面相比,內(nèi)蒙古50兆瓦槽式太陽能熱發(fā)電的首次招標卻相當冷清,從招標啟動到開標,只有少數(shù)幾家國企和外資企業(yè)表示了投資意向,11家購買標書,參與投標時只有三家,最終大唐新能源股份有限公司以0.9399元/千瓦時的最低價中標。
讓相關政府部門很費心思的光熱發(fā)電項目,孕育至今竟然卻差點“流產(chǎn)”,0.9399元/千瓦時的中標價,甚至也被很多媒體形容為“地獄價”。據(jù)一位不愿具名的外資企業(yè)人士告訴記者,目前光熱發(fā)電最先進的國家之一西班牙的上網(wǎng)電價,折合人民幣是2.6—2.7元/千瓦時。由此看來,國內(nèi)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀,并不樂觀。
有業(yè)內(nèi)人士估計,光熱發(fā)電最低成本在1.15元以上,按此測算,至少也需要10年才能收回成本。大唐報出如此低的價格,的確讓人吃驚。該人士對此表示質(zhì)疑:“我認為大唐是不可能(盈利)的”。內(nèi)蒙古電力勘測設計院參與了鄂爾多斯光熱發(fā)電項目的前期設計,其高級工程師王志勇告訴記者,大唐之所以報出這個價位,一方面是希望招標啟動之后,國內(nèi)會有更多企業(yè)投身光熱發(fā)電設備制造業(yè),到電站施工時可以合適的價格直接采購國內(nèi)相關設備產(chǎn)品,另一方面也是想樹立一個光熱發(fā)電的標桿項目。
王志勇表示,“這個項目畢竟是第一次做,在國內(nèi)也沒有可借鑒的典范,缺乏相關的項目集成經(jīng)驗,配套廠家、模型計算和施工細節(jié)方面都會遇到困難,而且儲能和蓄熱的技術(shù)在國內(nèi)并不很成熟!彼J為這有點像“摸著石頭過河”。據(jù)他介紹,目前該項目的可行性研究初步設計已完成,下一步將開始準備施工建設。
前述質(zhì)疑大唐的業(yè)內(nèi)人士對國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)上的準備同樣并不樂觀,“光熱發(fā)電目前在國內(nèi)還處于示范和研發(fā)階段,還沒有形成商業(yè)行為。除了政策上的不明朗,光熱發(fā)電企業(yè)自身也需要突破技術(shù)上的瓶頸”。
阿本戈太陽能技術(shù)(北京)有限公司盧志恒博士對此表示認同,他告訴記者,“國內(nèi)光熱發(fā)電起步較晚,無論是技術(shù)、理念還是文化都跟國外有差距。”不過,他也認為,“最起碼國內(nèi)光熱發(fā)電開始起步了!
技術(shù)在不斷完善
內(nèi)蒙古光熱發(fā)電項目的啟動,也許最具有意義的,不在過程和結(jié)果,而在于招標本身。因為這帶給光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)一個巨大的利好:國內(nèi)光熱發(fā)電終于起步了。其實,我國一直都很重視光熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。據(jù)國家973項目專家組組長、中科院太陽能熱利用與光伏系統(tǒng)重點實驗室主任王志峰介紹,在“十五”期間,中科院電工所、工程熱物理所等科研機構(gòu)和一些太陽能企業(yè),就已開始了光熱發(fā)電技術(shù)的研究。目前,我國科學家已經(jīng)對碟式、塔式以及槽式發(fā)電系統(tǒng)都進行了研究,并掌握了一批太陽能熱發(fā)電的核心技術(shù),如高反射率高精度反射鏡、高精密度雙軸跟蹤控制系統(tǒng)、高熱流密度下的傳熱、太陽能熱電轉(zhuǎn)換等。另外,經(jīng)過科技部“十一五”863重點項目“太陽能熱發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)示范”的努力,中國在太陽能聚光方法及設備、高溫傳熱儲能、電站設計、集成以及控制方面都取得了一定的成果。中科院長春光學精密機械與物理研究院光電技術(shù)研發(fā)中心魏秀東博士在接受本刊記者采訪時說:“目前我們已經(jīng)在槽式太陽能發(fā)電站中聚光鏡的設計、對焦及塔式發(fā)電站定日鏡的面形設計和跟蹤方面取得了實質(zhì)性的突破。不僅在光熱發(fā)電設備方面國內(nèi)已經(jīng)掌握了一些核心技術(shù),一些設備檢測技術(shù)方面也有了不小的進展!睋(jù)魏秀東介紹,由他所在的研究所研發(fā)并設計出來的定日鏡場設計軟件,已經(jīng)可以用來檢測國內(nèi)的鏡面設備。其水平與國外先進軟件進行對比,基本上沒有差別。
產(chǎn)業(yè)鏈在形成
從現(xiàn)狀來看,無論技術(shù)研發(fā)還是設備生產(chǎn),目前涉足光熱發(fā)電行業(yè)的多是處于壟斷地位的國企、科研機構(gòu)或者實力雄厚的外資企業(yè),盡管有很多民企躍躍欲試,卻由于不掌握技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)前景不明朗,觀望者居多。中國風電集團太陽能業(yè)務總監(jiān)張波博士對記者表示,光熱發(fā)電是未來的一個方向,但目前更多還是處于學習、跟蹤和調(diào)研階段。有機會的話,也希望能做個示范項目。
據(jù)記者調(diào)查,類似張波這樣情況的不在少數(shù),不少主業(yè)是風電或光伏的公司都表示“正在關注光熱發(fā)電市場,想做一兩個項目工程”。針對這種情況,中科院電工所研究員馬勝紅表示,“相比技術(shù)、規(guī)劃等都已趨于成熟和穩(wěn)定的光伏產(chǎn)業(yè),光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)更像是一片待開拓的寶藏和未切分的蛋糕,很多企業(yè)都很看好這片新能源的藍海,因為光熱發(fā)電前景廣闊,具有發(fā)電穩(wěn)定、利于調(diào)峰等諸多優(yōu)點!睋(jù)相關報道,在即將出臺的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中,太陽能熱發(fā)電目標擬定為2015年裝機達100萬千瓦,到2020年裝機達300萬千瓦。分析人士指出,按照目前建造一個主流的50兆瓦槽式太陽能熱發(fā)電站設備(國產(chǎn))投資額為每千瓦1.5萬元左右計算,到2015年裝機達100萬千瓦、2020年達300萬千瓦,“十二五”至“十三五”期間僅光熱發(fā)電設備一項就可達450億元市場規(guī)模。而隨著未來10年內(nèi)光熱發(fā)電大規(guī)模商業(yè)化啟動,這一市場的總投資規(guī)?蛇_千億元以上。上述規(guī)劃中同時提出,未來5年將在全國光照條件好、可利用土地面積廣、具備水資源條件的地區(qū)開展太陽能熱發(fā)電項目的示范,“十二五”將通過這些試點地區(qū)項目帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展,到2020年開始實現(xiàn)規(guī);虡I(yè)應用。有專家稱,光熱發(fā)電的選址和規(guī)模也有講究,諸如日照年輻射量在2000千瓦時/平方米以上,土地坡度不能超過3%,且遵循規(guī)模越大單位電量成本越低的規(guī)律,將來有可能在甘肅、寧夏、青海及西北地區(qū)建立大規(guī)模的光熱電站。
盧志恒博士告訴記者,對于在西北地區(qū)建造的光熱電站,有可能和西部大開發(fā)戰(zhàn)略結(jié)合起來,如此一來,規(guī)模甚至有可能超出預期。對此,馬勝紅表示了一種擔心,“西北地區(qū)年輻射量均在2000千瓦時/平方米以上這一點符合,但是西北地區(qū)缺水,這有可能會成為制約光熱電站在西北發(fā)展的一個障礙。”對產(chǎn)業(yè)鏈不完善的問題,馬勝紅認為:“其實我國還是有產(chǎn)業(yè)基礎的,除了核心部件有待驗證以外,國內(nèi)光熱發(fā)電的相關設備和技術(shù)差不多都完善了,到可以開始發(fā)展的時候了?梢韵茸鲰椖,用項目來拉動產(chǎn)業(yè)規(guī)模化”。也有專家建議,國家應考慮給予我國企業(yè)做集成電站的機會,國內(nèi)企業(yè)只要完成3至4個商業(yè)項目,整個產(chǎn)業(yè)鏈就會比較完整。對于光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,魏秀東向記者介紹,由科技部牽頭成立的太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,目前在研制光熱發(fā)電的相關配套設備、集熱管技檢測、制定光熱發(fā)電行業(yè)標準等方面已經(jīng)開始發(fā)揮作用,將會對推動國內(nèi)太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化帶來很大的促進作用。
“作為‘十二五’規(guī)劃開局之年的2011年,也是光熱發(fā)電的元年。光熱發(fā)電的前景十分美好,兩三年之后,中國的光熱發(fā)電有望迎來大爆發(fā)。”馬勝紅表示。