“當(dāng)前太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟,國(guó)際上商業(yè)電站總?cè)萘恳殉^(guò)500萬(wàn)千瓦,機(jī)組臺(tái)數(shù)已超過(guò)100臺(tái)。我國(guó)涉及太陽(yáng)能熱發(fā)電工程的設(shè)備及材料制造水平和生產(chǎn)能力可以滿足建設(shè)大規(guī)模太陽(yáng)能熱發(fā)電工程的需要。當(dāng)前需要盡快確定光熱發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)政策,啟動(dòng)示范項(xiàng)目,抓緊推動(dòng)太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。”電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院副院長(zhǎng)孫銳在接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪時(shí)表示。
我國(guó)“十二五”可再生能源規(guī)劃中,太陽(yáng)能熱發(fā)電總裝機(jī)目標(biāo)為100萬(wàn)千瓦,但目前實(shí)際投運(yùn)的商業(yè)電站只有中控青海德令哈10MW項(xiàng)目。雖然“十二五”目標(biāo)難以完成,但國(guó)家能源局相關(guān)人士表示,我國(guó)發(fā)展光熱發(fā)電的方向未變。
初步預(yù)測(cè),到2020年,我國(guó)的太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量要大于1億千瓦,屆時(shí)占全部電源裝機(jī)比重將高于5%。在孫銳看來(lái),這其中光熱發(fā)電將扮演重要的角色。
我國(guó)具備發(fā)展太陽(yáng)能熱發(fā)電的條件
中國(guó)能源報(bào):您為何看好太陽(yáng)能熱發(fā)電?
孫銳:太陽(yáng)能熱發(fā)電的原理是利用太陽(yáng)的直接輻射,采用聚光技術(shù)將太陽(yáng)光聚焦在吸熱器上,加熱吸熱器中的傳熱介質(zhì),通過(guò)高溫的傳熱介質(zhì)在蒸發(fā)器和過(guò)熱器中使水轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷?、高壓蒸汽,再通過(guò)汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。太陽(yáng)能熱發(fā)電廠通過(guò)設(shè)置足夠容量的儲(chǔ)熱系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)發(fā)電。
電力品質(zhì)是光熱發(fā)電最大的競(jìng)爭(zhēng)力。光熱發(fā)電可以根據(jù)電網(wǎng)用電負(fù)荷的需要,快速調(diào)節(jié)汽輪發(fā)電機(jī)組的出力,參與電網(wǎng)一次調(diào)頻和二次調(diào)頻。穩(wěn)定的電力輸出和良好的調(diào)節(jié)性能,適于集中大規(guī)模建設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電基地。我認(rèn)為它完全可以替代當(dāng)前燃煤機(jī)組,調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)中風(fēng)電等其他間歇式電源出力波動(dòng)造成的功率不平衡,幫助實(shí)現(xiàn)可再生能源的穩(wěn)定外送。
中國(guó)能源報(bào):發(fā)展光熱發(fā)電需要具備哪些資源條件?我國(guó)是否具有發(fā)展光熱發(fā)電的資源優(yōu)勢(shì)?
孫銳:首先是太陽(yáng)能直接輻射資源。太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度(DNI)對(duì)光熱發(fā)電成本有較大的影響,根據(jù)國(guó)際可再生能源署的相關(guān)研究,DNI每增加100千瓦時(shí)/平方米/a,發(fā)電成本下降4.5%。我國(guó)的內(nèi)蒙古、青海、甘肅、新疆、西藏有著豐富的太陽(yáng)能直接輻射資源。
第二是土地資源。如果用10萬(wàn)平方公里的土地建設(shè)太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目,年發(fā)電量約為54000× 108kWh,相當(dāng)于我國(guó)2014年全國(guó)全年的發(fā)電量。若按配置儲(chǔ)熱系統(tǒng)機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)為4000計(jì)算,裝機(jī)容量約為13.5億千瓦。僅青海和內(nèi)蒙古西部就有超過(guò)20萬(wàn)平方公里的土地可用于建設(shè)太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目。
第三是水資源。太陽(yáng)能熱發(fā)電機(jī)組的耗水量要比燃煤機(jī)組少一半,青海、西藏具有豐富的水資源;內(nèi)蒙古西部可以集中建設(shè)水庫(kù),引黃河等河流的豐水期水量入庫(kù)。
中國(guó)能源報(bào):近年來(lái)已有一些企業(yè)在進(jìn)行光熱相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的創(chuàng)新實(shí)踐,當(dāng)前我國(guó)光熱是否具備產(chǎn)業(yè)化的條件?
孫銳:我國(guó)有多家太陽(yáng)能熱發(fā)電專(zhuān)有技術(shù)公司開(kāi)發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)有技術(shù)和專(zhuān)項(xiàng)產(chǎn)品,國(guó)外的專(zhuān)有技術(shù)公司也在我國(guó)尋求合作。光熱發(fā)電的全產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)在我國(guó)形成,光熱發(fā)電工程項(xiàng)目所需的設(shè)備和材料國(guó)產(chǎn)化率可達(dá)90%以上;國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備和材料的技術(shù)水平,與國(guó)際水平相差不大,只是缺少長(zhǎng)期運(yùn)行的檢驗(yàn)。國(guó)內(nèi)設(shè)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,目前國(guó)際上投標(biāo)的發(fā)電成本已降低到0.15美元/千瓦時(shí)。美國(guó)能源部制定了SunShot計(jì)劃,目標(biāo)是到2020年,使光熱發(fā)電成本降低到0.06美元/千瓦時(shí)。
光熱與光伏是互補(bǔ)關(guān)系
中國(guó)能源報(bào):有預(yù)計(jì)稱(chēng)2015年全球光伏裝機(jī)量將增長(zhǎng)25%,接近60吉瓦。相比光伏,光熱的規(guī)模顯然小得多。光熱和光伏同樣是利用太陽(yáng)能,二者有哪些差異?
孫銳:光伏發(fā)電利用太陽(yáng)能全輻射,因此在地域上不受限制,全國(guó)各地都可以建。但光熱發(fā)電利用的是太陽(yáng)能法向直接輻射,因此,在太陽(yáng)直接輻射量較低的地區(qū),不具備建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。除了光資源外,光熱發(fā)電對(duì)用地的坡度要求也比光伏苛刻。另外,光熱發(fā)電還需要一定的水資源。
光伏發(fā)電的系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單,屋頂、墻面、山坡、水面甚至汽車(chē)等交通工具都可以安裝光伏系統(tǒng)。光伏發(fā)電與光熱發(fā)電各有各自的優(yōu)勢(shì),他們不是替代關(guān)系,相反,它們是互補(bǔ)關(guān)系。光熱發(fā)電最大的優(yōu)勢(shì)是電力品質(zhì),由于光熱發(fā)電機(jī)組出力的可靠性和良好調(diào)節(jié)性能,它不需要電力系統(tǒng)中的燃煤機(jī)組作為旋轉(zhuǎn)備用。因此,采用光熱發(fā)電技術(shù),在我國(guó)西部地區(qū)建設(shè)大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電基地,可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的穩(wěn)定外送,大幅提高我國(guó)的可再生能源發(fā)電比重。
目前階段,光熱發(fā)電的裝機(jī)規(guī)模沒(méi)有光伏發(fā)電多,主要是因?yàn)楣鉄岚l(fā)電的成本高于光伏發(fā)電,更重要的一點(diǎn)是兩者之間的電力品質(zhì)差別被忽略了。現(xiàn)在我國(guó)很多已投運(yùn)的集中式光伏電站,由于電力品質(zhì)的間歇特性,被電力系統(tǒng)限制出力(通常說(shuō)的“棄光”),嚴(yán)重的被限制50%—60%的出力。
中國(guó)能源報(bào):事實(shí)上,當(dāng)前光伏行業(yè)也將儲(chǔ)能作為發(fā)展的重點(diǎn)方向。按您所說(shuō),相比光伏,光熱發(fā)電的電力品質(zhì)更多表現(xiàn)在能量存儲(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性上,對(duì)嗎?
孫銳:是的,儲(chǔ)熱比儲(chǔ)電要經(jīng)濟(jì)得多。當(dāng)前鐵鋰電池組的造價(jià)約4500元/千瓦時(shí),假設(shè)光伏電站配套一個(gè)5小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng),造價(jià)可能要高于3萬(wàn)元/千瓦,且電池壽命不足八年,從經(jīng)濟(jì)性上講,顯然是無(wú)法接受的。
對(duì)于光熱發(fā)電而言,配置儲(chǔ)熱系統(tǒng),雖然增大了聚光系統(tǒng)、集熱系統(tǒng)和儲(chǔ)熱系統(tǒng)的投資,使電廠的單位千瓦造價(jià)增高了,但由于機(jī)組的年發(fā)電量增加了,發(fā)電成本反而降低了。我們做過(guò)相關(guān)的研究,當(dāng)然很多條件是假設(shè)的,不具有普遍性,但結(jié)論可以參考。一臺(tái)50MW的槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電機(jī)組,儲(chǔ)熱時(shí)間從4小時(shí)到8小時(shí),發(fā)電成本是下降的,到8小時(shí)最低,繼續(xù)增加儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng),發(fā)電成本會(huì)有所上漲;一臺(tái)50MW的塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電機(jī)組,儲(chǔ)熱時(shí)間從4小時(shí)到16小時(shí),發(fā)電成本一直在下降,只是后來(lái)下降的幅度較小。光熱發(fā)電的這一特性使發(fā)電企業(yè)的利益與電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求得到了統(tǒng)一。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開(kāi)政策支持
中國(guó)能源報(bào):光熱產(chǎn)業(yè)初期發(fā)展階段,需要政策導(dǎo)向支持。它的發(fā)展需要哪些力量推動(dòng)?
孫銳:最為重要的是電價(jià)政策?,F(xiàn)在地方政府已經(jīng)核準(zhǔn)很多工程項(xiàng)目,但是,由于沒(méi)有出臺(tái)電價(jià)政策,工程項(xiàng)目遲遲不能開(kāi)工建設(shè)。因?yàn)闆](méi)有上網(wǎng)電價(jià),工程項(xiàng)目的投資回報(bào)具有不確定性,嚴(yán)重影響投資方的決策;另一方面,沒(méi)有電價(jià),銀行不批貸款,也嚴(yán)重影響到工程項(xiàng)目的融資。因此,上網(wǎng)電價(jià)政策的缺失已經(jīng)成為制約太陽(yáng)能熱發(fā)電工程建設(shè)的關(guān)鍵一環(huán)。建議國(guó)家主管部門(mén)盡快出臺(tái)太陽(yáng)能熱發(fā)電工程項(xiàng)目的上網(wǎng)電價(jià)或明確上網(wǎng)電價(jià)的確定原則。
中國(guó)能源報(bào):從行業(yè)管理的角度來(lái)看,僅有上網(wǎng)電價(jià)政策是不夠的,還需要打出哪些“組合拳”?
孫銳:另一項(xiàng)重要的政策支持是給予光熱發(fā)電工程項(xiàng)目低息貸款。由于光熱發(fā)電工程項(xiàng)目的單位千瓦造價(jià)高達(dá)2—3萬(wàn)元,融資成本對(duì)于發(fā)電成本有很大的影響。有些項(xiàng)目為了降低融資成本,不得不使用亞行的貸款,因此,在設(shè)備采購(gòu)上,必須遵守亞行的采購(gòu)準(zhǔn)則,國(guó)內(nèi)新開(kāi)發(fā)的設(shè)備和材料由于缺少應(yīng)用業(yè)績(jī),被排除在采購(gòu)范圍之外。
通過(guò)示范項(xiàng)目拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
中國(guó)能源報(bào):您認(rèn)為國(guó)內(nèi)建設(shè)光熱發(fā)電示范工程,對(duì)我國(guó)的光熱發(fā)電設(shè)備和材料企業(yè)會(huì)產(chǎn)生哪些影響?
孫銳:通過(guò)示范工程建設(shè),嘗試不同的技術(shù)路線,尋找出適合中國(guó)地理環(huán)境和氣象條件的最佳方案,積累建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),為推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。示范項(xiàng)目的另一個(gè)作用就是能夠促進(jìn)國(guó)內(nèi)設(shè)備及材料的研發(fā)和批量生產(chǎn),促使其提高產(chǎn)品性能、降低成本,同時(shí),使國(guó)內(nèi)企業(yè)拿到工程應(yīng)用業(yè)績(jī),使其具備參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的條件。一些國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)性能不比國(guó)際知名企業(yè)差,但是由于沒(méi)有國(guó)內(nèi)市場(chǎng),又無(wú)法參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),產(chǎn)業(yè)發(fā)展艱難。
中國(guó)能源報(bào):事實(shí)上,當(dāng)前的光熱發(fā)電有不同的技術(shù)路線,如果建立示范工程,是否意味著每種技術(shù)路線都要示范呢?
孫銳:這個(gè)問(wèn)題對(duì)示范工程非常重要,的確光熱發(fā)電的技術(shù)路線很多,有很多仍處于試驗(yàn)階段。我認(rèn)為第一批示范工程應(yīng)該選擇目前國(guó)際上比較成熟的技術(shù)路線。以導(dǎo)熱油為吸熱介質(zhì)的拋物面槽式集熱系統(tǒng)、配置熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)是目前世界上應(yīng)用最多的成熟技術(shù)。塔式技術(shù)近年來(lái)發(fā)展很快,以熔鹽為吸熱介質(zhì)的塔式系統(tǒng)具有諸多的優(yōu)勢(shì):吸熱介質(zhì)與儲(chǔ)熱介質(zhì)相同,系統(tǒng)簡(jiǎn)單;吸熱器介質(zhì)的壓力與汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力無(wú)關(guān),吸熱器管束壁厚薄,且均為液體換熱,熱應(yīng)力小;蒸發(fā)器、過(guò)熱器、再熱器均布置在地面。正是由于這些優(yōu)勢(shì),這項(xiàng)技術(shù)受到了近期國(guó)際市場(chǎng)的青睞。
有些尚處在試驗(yàn)階段、存在較大不確定性的技術(shù)路線暫時(shí)不適合進(jìn)行示范,一旦建設(shè)失敗,不僅是工程項(xiàng)目上的經(jīng)濟(jì)損失,也會(huì)影響社會(huì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的信心。