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目標500萬千瓦 太陽能光熱成“十三五”新熱點

近日,國家能源局正式印發《太陽能發展“十三五”規劃》(以下簡稱“《規劃》”),太陽能熱發電明確了500萬千瓦的發展目標。

裝機目標:光熱裝機500萬千瓦

《規劃》提出,到2020年底,太陽能熱發電裝機達到500萬千瓦,太陽能熱利用集熱面積達到8億平方米,太陽能年利用量達到1.4億噸標準煤以上。

太陽能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。

國家“千人計劃”特聘專家項曉東博士在接受第一財經記者專訪時表示,人們對理想能源的標準已有三項共識:可再生,低成本,無傷害,以及為了強化應用而衍生出來的可兼容性。所謂“可兼容”,即與傳統能源設施兼容、與化石能源功能兼容。目前,最有可能滿足上述理想能源四項標準,特別是“可兼容”標準的主要技術途徑是太陽能光熱技術,因為光熱技術實質上是以“太陽能集熱器”替代燃煤鍋爐,它直接實現了對太陽的光能和熱能的利用。

光熱發電的特點是先將太陽能轉化為熱能再進行發電,一定程度上可以平抑日照波動,對電網相對友好,同時熱能可以有效儲存且具有一定的經濟性,熱源可與火電等熱電廠互補,提高發電小時數和調峰,並提供可供調度的電力。

按照“統籌規劃、分步實施、技術引領、產業協同”的發展思路,《規劃》明確光熱發電的重點任務為,組織光熱發電示範項目建設,發揮太陽能熱發電調峰作用,建立完善太陽能熱發電產業服務體系。

我國處於光熱發電的起步階段,尚未形成產業規模。多數光熱電站處於科學實驗階段,與商業化並網運行尚有距離。

去年9月,國家能源局下發《關於組織太陽能熱發電示範項目建設的通知》,鼓勵盡快啟動一批裝機單機不低於50MW,項目資本金比例不低於總投資20%的示範工程。此舉開始推動我國光熱發電行業的實質性發展。

今年8月,由科技部和青海省科技廳共同支持的中控太陽能德令哈10MW塔式熔鹽儲能光熱電站實現滿負荷發電。這是我國首座成功投運的規模化儲能光熱電站,也是全球第三座投運的具備規模化儲能的塔式光熱電站。

圖為中控德令哈光熱發電站

在蒙古語中意為“金色的世界”的德令哈是光熱發電的寵兒,它不僅擁有適合光熱產業發展的光照、土地和水資源,也被認為“極有可能是我國首批光熱示範項目最為集中的地區”。

在這一地區,中廣核德令哈50兆瓦槽式光熱發電項目正在建設中,預計2017年上半年全部建成並網。

除了青海之外,到了11月,全球首個高溫熔鹽槽式光熱發電平臺項目在甘肅省阿克塞的戈壁灘正式並網投入運營,從集熱、儲熱、換熱、發電到並網等全產業鏈全部實現了國產化。

成本目標:低於0.8元/千瓦時

對於企業最為關心的光熱電價,今年國家發展改革委發出《關於太陽能熱發電標桿上網電價政策的通知》,核定太陽能熱發電標桿上網電價為每千瓦時1.15元,並明確上述電價僅適用於國家能源局2016年組織實施的示範項目。

這一政府定價基本符合此前的企業預期,因此激發了企業在光熱領域繼續投資的熱情。

發改委同時鼓勵地方政府相關部門對太陽能熱發電企業采取稅費減免、財政補貼、綠色信貸、土地優惠等措施,多措並舉支持太陽能熱發電產業發展。

進入“十三五”,由於整體太陽能發電定價進入下行通道,國家希望企業能進一步降低光熱發電成本。本次《規劃》提出的低成本目標是,太陽能熱發電成本低於0.8元/千瓦時。

光熱發電的成本取決於光照條件、技術路線、裝機容量、儲能方式等多種因素,其成本削減需要企業進入更大程度的規模化生產、應用和技術進步。

技術目標:高可靠性、全天發電

技術方面,《規劃》明確,太陽能熱發電效率實現較大提高,形成全產業鏈集成能力。實施太陽能產業升級計劃,太陽能熱發電重點突破高效率大容量高溫儲熱、高能效太陽能聚光集熱等關鍵技術,研發高可靠性、全天發電的太陽能熱發電系統集成技術及關鍵設備。

世界各國的科學家都在圍繞解決制約太陽能光熱利用效率的一系列關鍵技術難題你追我趕。為提高光熱的效率,目前跟蹤太陽能形成了碟式、槽式和塔式三種技術。

圖為三種各種模式示意圖

項曉東表示,從物理跟蹤模式來看,碟式跟蹤模式的等效總體聚焦倍數約為1000,輻射損失小,碟式跟蹤模式最高的光學效率約為90%。但由於過去40年缺乏低耗能熱能傳輸管網技術,碟式跟蹤模式在市場上未能成功應用。塔式跟蹤模式的等效總體聚焦倍數約為250,輻射損失較小。但塔式跟蹤模式以光網替代了熱網,但也帶來額外30%-35%的光學損失,因而總體光熱年均效率很低。

項曉東建議,為了克服碟式和塔式在物理追蹤和集熱方面的劣勢,可以采用2-維太陽運動跟蹤模式——“碟-塔混合式”。

圖為-“碟-塔混合式”

項曉東稱,這一模式將像碟式一樣,反射鏡模塊與集熱靶一同繞與地球自轉軸(極軸)以每小時15度勻速旋轉,跟蹤“太陽小時角”,又參照塔式模式將分立反射鏡通過特殊固定角度維持平均余弦損失1%在左右,從而保持了接近碟式的最高光學效率和較低的跟蹤機械成本與太陽陰影占地。

不過,具體采用哪種技術,還需要未來中國光熱示範項目的探索。

為了繼續完善光熱技術,《規劃》提出,要借鑒國外太陽能熱發電工程建設經驗,結合我國太陽能熱發電示範項目的實施,制定太陽能熱發電相關設計、設備、施工、運行標準,建立和完善相關工程設計、檢測認證及質量管理等產業服務支撐體系。

目標 500 萬千瓦 萬千 太陽能 太陽 光熱 十三 三五 熱點
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