來源:能源圈 | 0評論 | 5508查看 | 2016-01-19 14:31:00
光熱發(fā)電是我國重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),可為我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和電源結(jié)構(gòu)優(yōu)化作出重大貢獻。我國具備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潛在優(yōu)勢,西部地區(qū)具有廣袤的未利用土地資源,發(fā)展光熱發(fā)電的資源潛力巨大,可在當?shù)卮蛟旃鉄岚l(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈,可以搶占具有較強國際競爭力的戰(zhàn)略制高點,為經(jīng)濟發(fā)展建立新的支撐點。
優(yōu)先發(fā)展光熱發(fā)電是新能源發(fā)電的戰(zhàn)略選擇
光熱發(fā)電是戰(zhàn)略性的可再生能源技術(shù),與其他電源相比,光熱發(fā)電具有如下獨特的優(yōu)勢:
有助于保障國內(nèi)能源安全和加快能源電力綠色轉(zhuǎn)型。發(fā)展新能源是推動能源供應革命不可或缺的戰(zhàn)略途徑,目前“三北”風電和光伏發(fā)電已經(jīng)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(fā)電具有良好的環(huán)境品質(zhì),但容量品質(zhì)差,出力具有十分明顯的隨機性、間歇性和波動性,難以調(diào)度,難以存,在“三北”基地均已出現(xiàn)較大規(guī)?!皸夛L”、“棄光”問題。光熱發(fā)電通過技術(shù)可行、成本相對低廉的儲熱裝置能夠?qū)崿F(xiàn)按電力調(diào)度要求發(fā)電,只要設置足夠容量的儲熱系統(tǒng),就能實現(xiàn)24小時連續(xù)發(fā)電,既可以作為基礎支撐電源,又具備較為靈活的調(diào)峰能力,能夠成為未來電網(wǎng)的主力電源。光熱發(fā)電還可以替代燃煤機組,與風電、光伏發(fā)電配套大規(guī)模建設,能夠顯著緩解出力波動,減少對電力系統(tǒng)的沖擊,大幅提高電力系統(tǒng)的消納能力,減少“棄風”、“棄光”矛盾。在“三北”有條件地區(qū)大規(guī)模發(fā)展光熱發(fā)電,與水電、風電、光伏發(fā)電共同組成清潔發(fā)電系統(tǒng),可大大推動風電、光伏發(fā)電的發(fā)展,加快提高可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中的比重,確立其主力能源的地位。
有助于改善生態(tài)環(huán)境和改良土地。光熱發(fā)電環(huán)境品質(zhì)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(jù)中電聯(lián)魏昭峰先生在《中國電力企業(yè)管理》雜志2014年12期發(fā)表的《加快光熱發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化進程》一文中的數(shù)據(jù),以電站的全壽命周期計算度電碳排放量,傳統(tǒng)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(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈中基本不會出現(xiàn)光伏電池板生產(chǎn)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(qū)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(fā)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(fā)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(yè)和畜牧業(yè),可以形成發(fā)電、種植、畜牧三業(yè)并舉的有利格局,增加“三北”干旱地區(qū)就業(yè)機會,有力拉動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。
有助于國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施。我國太陽能資源豐富,尤其是“三北”地區(qū),土地和太陽能資源能夠滿足光熱發(fā)電大規(guī)模發(fā)展的需要,建設數(shù)千萬至數(shù)億千瓦光熱電站,從土地、太陽能、水資源角度測算都可行。發(fā)展光熱發(fā)電,既可以建設配備儲能裝置的大規(guī)模光熱電站,又可以建設光熱天然氣聯(lián)合電站、光熱煤電聯(lián)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(fā)展分布式光熱發(fā)電,包括在海島、偏遠地區(qū)利用光熱發(fā)電實現(xiàn)供電、供熱和海水淡化,又可以在有工業(yè)熱負荷需求地區(qū)推廣建設光熱熱電聯(lián)產(chǎn)、光熱工業(yè)蒸汽等。我國西北地區(qū)和西藏地區(qū)具有良好的太陽能資源條件,適合布局光熱發(fā)電。在具有相對經(jīng)濟性條件下,在這些地區(qū)中長期大規(guī)模布局建設光熱電站,充分利用其電力系統(tǒng)友好性優(yōu)勢,與基地風電、光伏電站打捆通過特高壓電網(wǎng)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(jīng)濟性,又可以較好地解決送端和受端電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻難題,促進風電、光電科學有序開發(fā)。從世界中長期能源結(jié)構(gòu)布局看,在國內(nèi)擁有世界領先的特高壓技術(shù)的條件下,結(jié)合光熱電站和風電、光伏電站的大規(guī)模開發(fā),通過特高壓跨洲際輸電,有助于推動世界能源綠色化轉(zhuǎn)型和全球能源互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建。
有助于拉動國內(nèi)經(jīng)濟和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈的絕大部分環(huán)節(jié)為傳統(tǒng)制造業(yè),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(yè)產(chǎn)業(yè),如建設太陽集熱島需要大量鋼材、玻璃、水泥、儲熱材料等。發(fā)展光熱發(fā)電能夠有效帶動上述產(chǎn)業(yè)發(fā)展,可以適度緩解我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩問題,推動汽輪機、發(fā)電機等我國傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)進一步提升,并造就光熱發(fā)電系統(tǒng)集成、運行控制等新興產(chǎn)業(yè),創(chuàng)造大量就業(yè)崗位。因此,光熱發(fā)電既是一種清潔能源供應方案,也可以拉動經(jīng)濟,幫助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)軟著陸,推動新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
國內(nèi)已經(jīng)具備發(fā)展光熱發(fā)電的條件
光熱發(fā)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(fā)電成本有較大的影響,根據(jù)國際可再生能源署的相關(guān)研究,年DNI每增加100千瓦時/平方米,發(fā)電成本下降4.5%??紤]到經(jīng)濟性,世界相關(guān)組織研究提出,光熱發(fā)電最好建在年均DNI值1800千瓦時/平方米以上的地區(qū)。這類典型的地區(qū)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(nèi)的地區(qū),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(qū)(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(nèi)蒙古、青海、甘肅、新疆、西藏有著豐富的太陽能直接輻射資源。
土地資源。建立大規(guī)模光熱電站,需要大片的土地,同時要求地面坡度在3%以內(nèi)。國際經(jīng)驗顯示,建設1兆瓦的槽式電站占地約30畝。根據(jù)中國工程院公開出版的《中國能源中長期(2030、2050)發(fā)展戰(zhàn)略研究》(可再生能源卷,2011年2月)估算,假設太陽倍數(shù)為1.5,光熱發(fā)電的年均發(fā)電效率為15%,集熱器與土地面積比為25%,每平方千米可建電站容量3萬千瓦,那么滿足年DNI值大于1800千瓦時/平方米、地形坡度小于3%條件的貧瘠土地面積上,我國光熱電站裝機潛力為160億千瓦、年可發(fā)電量42萬億千瓦時。
水資源。光熱電站和傳統(tǒng)火電站類似,需要在蒸汽輪機循環(huán)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(qū),水資源都相對貧乏,所以,光熱發(fā)電盡管耗水量要比燃煤機組少一半,但用水問題一直是關(guān)注的焦點之一。根據(jù)中國工程院初步考察調(diào)研,內(nèi)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(guī)模光熱電站。其他地區(qū)也可以根據(jù)水資源情況,適當建設適度規(guī)模的光熱電站,特別是分布式光熱發(fā)電。此外,我國光熱發(fā)電具備產(chǎn)業(yè)化的條件。近年來,我國有多家光熱發(fā)電專有技術(shù)公司開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專有技術(shù)和專項產(chǎn)品,國外的專有技術(shù)公司也在我國尋求合作。我國已經(jīng)初步形成光熱發(fā)電的全產(chǎn)業(yè)鏈,光熱發(fā)電工程項目所需的設備和材料國產(chǎn)化率可達90%以上。部分國內(nèi)生產(chǎn)的關(guān)鍵設備和材料的技術(shù)水平,與國際水平相差不大,只是缺少長期運行的檢驗。國內(nèi)設備和材料的生產(chǎn)能力完全可以滿足工程需要。隨著光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;l(fā)展和技術(shù)水平的不斷提高,光熱發(fā)電的成本一直在下降中,目前國際上投標的發(fā)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(fā)電目前尚處于產(chǎn)業(yè)化起步階段,還需要加快解決一些重大技術(shù)難題。
光熱電站系統(tǒng)集成技術(shù)基本處于空白狀態(tài)。目前國內(nèi)才剛剛建成青海德令哈1萬千瓦首座商業(yè)化光熱電站,整體系統(tǒng)設計能力和集成技術(shù)、光熱電站系統(tǒng)模擬及仿真技術(shù)也剛剛起步,缺乏電站建設運行維護經(jīng)驗和能力。
大型光熱電站的設計、施工、安裝、調(diào)試及運行維護在我國均是空白。目前幾種不同的光熱發(fā)電模式,如槽式、塔式、碟式、菲涅爾式光熱發(fā)電技術(shù)尚處于高速發(fā)展中,各自優(yōu)缺點共存,有的還存在較大的技術(shù)障礙。在不同環(huán)境下,如大家關(guān)心的雨季、冬季和低溫、高溫等光熱電站運行技術(shù)問題,以及在電力系統(tǒng)中與其他電源配合協(xié)調(diào)運行等問題,都需要通過實際運行來驗證和研究解決。
國內(nèi)自主創(chuàng)新產(chǎn)品尚待示范工程予以驗證完善。國內(nèi)已基本可以生產(chǎn)光熱發(fā)電的關(guān)鍵裝備,一些部件具備了商業(yè)生產(chǎn)條件,光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成。這些產(chǎn)品雖已通過國外專業(yè)檢測機構(gòu)檢測,性能參數(shù)達到國際水平,但沒有經(jīng)過實際項目使用,產(chǎn)品的性能、質(zhì)量還沒有得到實踐驗證,核心技術(shù)也受制于人。新技術(shù)