国内已经具备发展光热发电的条件
光热发电需要具备三方面资源条件。
太阳能直接辐射资源。太阳直接辐射强度(DNI)对光热发电成本有较大的影响,根据国际可再生能源署的相关研究,年DNI每增加100千瓦时/平方米,发电成本下降4.5%。考虑到经济性,世界相关组织研究提出,光热发电最好建在年均DNI值1800千瓦时/平方米以上的地区。这类典型的地区包括没有树木的大草原、矮树林、热带或亚热带稀树大草原。最理想的是北纬或南纬40°以内的地区,主要包括美国西南部、南美洲、欧洲地中海国家、南北非洲国家、中东地区(约旦、以色列、伊朗)、印度沙漠平原、巴基斯坦、俄罗斯、澳大利亚和我国西北部。宏观分析,我国内蒙古、青海、甘肃、新疆、西藏有着丰富的太阳能直接辐射资源。
土地资源。建立大规模光热电站,需要大片的土地,同时要求地面坡度在3%以内。国际经验显示,建设1兆瓦的槽式电站占地约30亩。根据中国工程院公开出版的《中国能源中长期(2030、2050)发展战略研究》(可再生能源卷,2011年2月)估算,假设太阳倍数为1.5,光热发电的年均发电效率为15%,集热器与土地面积比为25%,每平方千米可建电站容量3万千瓦,那么满足年DNI值大于1800千瓦时/平方米、地形坡度小于3%条件的贫瘠土地面积上,我国光热电站装机潜力为160亿千瓦、年可发电量42万亿千瓦时。
水资源。光热电站和传统火电站类似,需要在蒸汽轮机循环的冷端进行制冷,而太阳能法向直射辐射比较高的贫瘠和腹膜地区,水资源都相对贫乏,所以,光热发电尽管耗水量要比燃煤机组少一半,但用水问题一直是关注的焦点之一。根据中国工程院初步考察调研,内蒙古的浑善达克沙地和科尔沁沙地、新疆的准噶尔盆地沙漠、青海格尔木和甘肃河西走廊,都适合建设大规模光热电站。其他地区也可以根据水资源情况,适当建设适度规模的光热电站,特别是分布式光热发电。
此外,我国光热发电具备产业化的条件。近年来,我国有多家光热发电专有技术公司开发了具有自主知识产权的专有技术和专项产品,国外的专有技术公司也在我国寻求合作。我国已经初步形成光热发电的全产业链,光热发电工程项目所需的设备和材料国产化率可达90%以上。部分国内生产的关键设备和材料的技术水平,与国际水平相差不大,只是缺少长期运行的检验。国内设备和材料的生产能力完全可以满足工程需要。随着光热发电产业的规模化发展和技术水平的不断提高,光热发电的成本一直在下降中,目前国际上投标的发电成本已降低到0.15美元/千瓦时。
加快推进示范项目建设
我国光热发电目前尚处于产业化起步阶段,还需要加快解决一些重大技术难题。
光热电站系统集成技术基本处于空白状态。目前国内才刚刚建成青海德令哈1万千瓦首座商业化光热电站,整体系统设计能力和集成技术、光热电站系统模拟及仿真技术也刚刚起步,缺乏电站建设运行维护经验和能力。
大型光热电站的设计、施工、安装、调试及运行维护在我国均是空白。目前几种不同的光热发电模式,如槽式、塔式、碟式、菲涅尔式光热发电技术尚处于高速发展中,各自优缺点共存,有的还存在较大的技术障碍。在不同环境下,如大家关心的雨季、冬季和低温、高温等光热电站运行技术问题,以及在电力系统中与其他电源配合协调运行等问题,都需要通过实际运行来验证和研究解决。
国内自主创新产品尚待示范工程予以验证完善。国内已基本可以生产光热发电的关键装备,一些部件具备了商业生产条件,光热发电产业链逐步形成。这些产品虽已通过国外专业检测机构检测,性能参数达到国际水平,但没有经过实际项目使用,产品的性能、质量还没有得到实践验证,核心技术也受制于人。新技术、新材料、新设备不断创新和发展,未来将由市场竞争筛选光热技术发展的方向。
国内光热发电相关技术标准和规范刚刚开始研究制定,尚未形成产品标准、检测、认证等支撑体系,还谈不上建立产业服务体系。所以,要尽快启动一批示范工程,早起步、早探索、早积累、早完善,为产业的大规模发展奠定坚实基础。通过示范工程建设,一是尝试不同的技术路线,寻找出适合中国地理环境和气象条件的最佳方案,积累建设和运行经验,为推广应用打下基础。
二是促进国内设备及材料的自主研发和批量生产,促使其提高产品性能、降低成本,同时使国内企业拿到工程应用业绩,使其具备参与国际市场竞争的条件。国内光热发电相关设备制造业应注重自主技术创新,立足于国内环境条件来集成自主研发核心技术和布局产业链,避免像风电和光伏产业一样,走大量引进技术和生产线、多环节简单重复、恶性竞争、贸易摩擦不断的老路,建立真正独立自主的光热发电产业。
三是通过示范工程的建设和运营,摸清光热发电的成本,为制定标杆电价以及出台具体的激励政策提供依据。政府有关主管部门应在推进示范工程建设的同时,尽快制定有效的激励政策来启动和扩大市场,可以直接采用和风电、光伏发电相类似的光热发电标杆电价政策,给予光热发电投资企业、制造业明确的信号。此外,还要结合未来规模化发展前景,对示范工程提供金融信贷等方面的扶持优惠政策,甚至是投资补贴扶持政策。
四是为制定光热发电相关技术标准和产业规范创造条件。