要特别说明的是,碟式斯特林太阳能发电和有的聚光光伏(CPV)技术,采用约50-100平米的碟式聚光系统。碟式斯特林太阳能发电效率在22-32%;聚光光伏在聚焦太阳光500倍左右时它的光电转换效能介于36-40%之间,光电模组的效能在22-28%之间。这两种技术的“光—电”转换效率远高于普通太阳能光伏、太阳能槽式和塔式发电技术的效率,但目前这两种技术都没有得到大规模推广,而效率小得多的光伏反而发展得风生水起,其主要原因就是聚光器成本太高,下降无门。
目前,聚光镜普遍采用玻璃镜和钢结构和跟踪太阳的形式。而玻璃和钢材已经是大规模生产的材料,生产技术已非常成熟,通过技术提高降低材料成本的空间十分有限。此外,玻璃和钢结构在恶劣的大气环境里跟踪太阳(有运动部件),既要抵抗恶劣的环境又要保持跟踪精度和反射率,要想降低成本非常困难。如果今后没有破坏性的创新技术出现,聚光器仍然采用玻璃镜和钢结构的形式,那么,对太阳能热发电的成本下降空间没有乐观的理由。
此外,由于日夜变化和季节变化,太阳能热发电站即使采用大规模储热也面临频繁起停的问题,这对整个系统——尤其是热机的稳定性、可靠性和寿命提出了更高要求,汽轮机将长期处于非设计点工作——这时热电转换效率比设计点低,而经常起停对汽轮机的寿命是严峻考验。这毫无疑问会增加太阳能热发电站的成本(系统效率降低,间接增加发电成本)。
光热发电能做到“天时地利人和”吗?
太阳能热发电,最根本的就是需要有好的太阳能资源,利用才有意义。但是,根据SolarGIS提供的中国太阳能资源分布(笔者曾对多个测量站的数据和SolarGIS数据做过比较,精度较高),除了西藏地区以外,DNI大于2000kWh/m2y的地方并不多,DNI资源在2000kWh/m2y左右的地方均位于我国西北地区。而我国西北地区生态环境脆弱、干旱少雨、水资源贫乏、多风沙、冬季气温寒冷,且同样远离用电负荷中心。
实际上,国内已经建成了多个示范项目(海南、兰州、内蒙、青海、三海关、延庆等),有一些项目已经拆除,国家投资的和民间投资的系统都有。经过试验,这些项目的“光——热”转换效率到底达到多少?年产生蒸汽时间能够达到多少?有的项目还发电了,其“光——电”转换的效率和发电成本呢?也许由于涉及商业秘密的原因,这些数据极少公布。但根据国内公开发表文献中的数据(webofknowledge数据库中查询的文献),国产某槽式聚光器回路的光热转换效率低于50%。而从非公开渠道获得的信息显示,某已建成热发电站的“光——电”转换效率低于10%(有的项目更低),而发电成本接近1.5元/度。
太阳能确实是取之不尽、用之不竭。但以聚光热发电的形式利用太阳能,对太阳资源严重依赖。没有好的太阳能资源,很难说孟子曰:天时不如地利,地利不如人和。孟子当时说的是古代战场,理论上天时、地利和人和都可能成为战场上改变战局的因素。但对于太阳能热发电来说,虽然没有规定什么样的太阳能资源和环境条件能建和不能建电站,但天不时和地不利的因素将深深地影响发电的成本。