光熱發(fā)電新趨勢

現(xiàn)在，我們面臨兩個(gè)壓力：一是化石能源短缺，二是環(huán)境污染與氣候的變化。這都要求我們發(fā)展替代能源。在國際上，光熱發(fā)電被看作重要的技術(shù)途徑，并將之視為未來的主力能源。按歐洲能源中心的預(yù)測，在2050年，光熱發(fā)電在能源構(gòu)成中占20%～30%的比例，而到2100年，這一比例會達(dá)到60%～70%。

然而，與光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電相比，光熱發(fā)電有何優(yōu)勢？集合了眾多優(yōu)勢的光熱發(fā)電，為何仍舉步維艱？中國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)化過程中面臨哪些困難？我們是否做好了人才、資本、技術(shù)、政策等準(zhǔn)備？本刊記者專訪北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院吳玉庭研究員。

能源新格局

《新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》：光熱發(fā)電的技術(shù)原理是什么？與光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電相比，光熱發(fā)電有何優(yōu)勢？

吳玉庭：光熱發(fā)電是把太陽能聚集起來，產(chǎn)生400～600度的高溫?zé)崃堪蚜黧w加熱，然后讓熱的流體再去加熱水或水蒸汽，驅(qū)動蒸汽輪機(jī)發(fā)電。從熱轉(zhuǎn)變成電的過程，基本與火力發(fā)電原理相同。火力發(fā)電是用鍋爐，用燒煤把水變成水蒸汽，太陽能是用聚光設(shè)備替代鍋爐。

光熱發(fā)電，在將光轉(zhuǎn)化成熱的過程中，可以將多余的太陽能以熱量的形式蓄積起來，在需要的時(shí)候，再輸送熱量發(fā)電。這也是光熱發(fā)電最大的優(yōu)勢。光熱發(fā)電能夠與低成本、大規(guī)模的蓄熱技術(shù)相結(jié)合是世界公認(rèn)的。現(xiàn)在，世界上把光熱發(fā)電看成未來一種主要的能源。

光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電是直接把可再生能源變成電能，沒有中間的蓄熱過程，需要即發(fā)即用，或者只能用蓄電池儲能，而蓄電池成本較高，壽命較短，因此，建設(shè)大規(guī)模電站用蓄電池儲能是不可能的。因?yàn)樘柲堋L(fēng)力不穩(wěn)定，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的波動較大，這樣造成供需不一致。當(dāng)需要用電時(shí)，可能沒有風(fēng)或太陽，其應(yīng)用就受到限制。所以在電網(wǎng)中，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電只能占較小的比例，否則可能對電網(wǎng)的安全性、可靠性帶來挑戰(zhàn)。

《新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》：為什么說光熱發(fā)電會成為未來的主流能源形式，在量上是否有優(yōu)勢？

吳玉庭：煤電對化石燃料依賴嚴(yán)重，且并不環(huán)保；水電也受到諸多詬病；核電安全問題已經(jīng)歷歷在目；風(fēng)電不穩(wěn)定因素太多了，其對電網(wǎng)的安全性帶來考驗(yàn)；光伏發(fā)電也存在很多爭議，在提煉多晶硅過程中就存在高耗能、高污染問題。綜合看來，多方因素驅(qū)動轉(zhuǎn)向光熱發(fā)電。

我在給學(xué)生上課時(shí)，對各種可再生能源的資源總量進(jìn)行了比較。如果把太陽能的資源總量比作一個(gè)杯子的話，那么生物質(zhì)能、風(fēng)能可能就是一個(gè)杯子底，地?zé)崮芫透倭恕６柲鼙容^普遍，每個(gè)國家都有太陽能，從資源量上太陽能還有巨大的優(yōu)勢，只要世界上的沙漠利用1/100，就可以滿足全世界的能源需求。風(fēng)力發(fā)電雖然現(xiàn)在看來比較多、比較快，但現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電發(fā)展空間不大，風(fēng)場基本已經(jīng)被圈完了，如果再要發(fā)展，只能到海上了。

《新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》：在太陽能發(fā)電領(lǐng)域，光伏發(fā)電的份額要比光熱大很多吧？為什么具有如此多優(yōu)勢的光熱發(fā)電，沒有發(fā)展起來？

吳玉庭：對，中國從2007年才開始發(fā)展光熱發(fā)電技術(shù)。在美國，從1981年到1991年間，曾做過9個(gè)光熱發(fā)電站，總共35萬kW的容量。從1991～2007年，光熱發(fā)電技術(shù)就停滯不前了。因?yàn)椋鉄岚l(fā)電是有技術(shù)難度，而石油的價(jià)格后來比較低，所以光熱發(fā)電沒有持續(xù)。再后來，全球氣候變化使人們重新審視未來能源路線，覺得光熱發(fā)電還是比較有優(yōu)勢。

按國際主流機(jī)構(gòu)的觀點(diǎn)，結(jié)合美歐等既有光熱電站的數(shù)據(jù)，光熱發(fā)電的成本比光伏發(fā)電的成本要低，比風(fēng)力發(fā)電成本高。如果再要加上蓄能的話，光熱發(fā)電對比光伏發(fā)電的成本優(yōu)勢更明顯，比風(fēng)力發(fā)電也有優(yōu)勢。但國內(nèi)光熱發(fā)電基本沒建成，而光伏發(fā)電價(jià)格被壓得很低。

《新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》：為什么國內(nèi)光伏發(fā)電價(jià)格被壓得很低？

吳玉庭：原來國內(nèi)光伏主要是靠出口，98%～99%出口到德國、西班牙，國內(nèi)基本沒什么光伏電站，后來當(dāng)?shù)聡⑽靼嘌赖犬a(chǎn)業(yè)飽和后，就改變了政策，中國光伏出口受限，國外需求大幅下降。所以，現(xiàn)在光伏只能在國內(nèi)尋求市場，就出現(xiàn)拼價(jià)格的惡性競爭。當(dāng)然，不排除有些上市公司，可能其他原因考慮，雖然建光伏電站賠錢，但它們通過建電站，從金融市場融資。 “金太陽工程”支持光伏電站建設(shè)，國家會給一些補(bǔ)貼，給較高的上網(wǎng)電價(jià)。

產(chǎn)業(yè)化困境

《新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》：國內(nèi)光熱發(fā)電現(xiàn)狀如何？

吳玉庭：目前，國內(nèi)很多企業(yè)希望涉足光熱發(fā)電。但到現(xiàn)在為止，國內(nèi)還沒有一個(gè)真正的光熱電站建成，估計(jì)還得一兩年的時(shí)間。比如浙江中控集團(tuán)，是浙江大學(xué)的一些搞控制的老師與杭州鍋爐廠、杭州汽輪集團(tuán)聯(lián)合各大電力公司，聯(lián)合組建的一家公司。它們準(zhǔn)備在青海建一個(gè)50MW的項(xiàng)目。

《新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》：中國光熱發(fā)電滯后的原因是什么？

吳玉庭：光熱發(fā)電涉及一系列關(guān)鍵技術(shù)，而中國起步較晚，基礎(chǔ)技術(shù)需要一段時(shí)間攻關(guān)。直到2006年，中國才立了一個(gè)比較大的光熱發(fā)電項(xiàng)目，由中科院電工所牽頭來做，它們在八達(dá)嶺延慶，建一個(gè)1MW的光熱發(fā)電示范項(xiàng)目，現(xiàn)在定日鏡和吸熱器已做好，能出蒸汽了，再調(diào)試到發(fā)電還要半年到一年時(shí)間。

中國企業(yè)與國外企業(yè)不同，國外企業(yè)研發(fā)能力很強(qiáng)，每家企業(yè)都有很大的研發(fā)機(jī)構(gòu)，特別重視研發(fā)，它們不僅自己研發(fā)，還主動找到科研院所高校合作。但中國除了少數(shù)大型國企，很多企業(yè)都沒有相應(yīng)的研發(fā)機(jī)構(gòu)，比較急功近利，就是希望這個(gè)技術(shù)給它，它能夠馬上產(chǎn)生利潤，不想投入資金研發(fā)。在中國做研發(fā)很難，從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化過程中有個(gè)斷層。

《新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》：光熱發(fā)電是否完成了相應(yīng)的人才儲備？

吳玉庭：中國在可再生能源方向上還是缺少人才，我們原來熱能動力工程專業(yè)主要是針對電廠、鍋爐廠等設(shè)置的專業(yè)。北京工業(yè)大學(xué)、華北電力大學(xué)等從2007年開始設(shè)立可再生能源的方向，都屬于行業(yè)的先驅(qū)。最近幾年，各高校開始注重可再生能源。但現(xiàn)在，在可再生能源專業(yè)細(xì)化方面沒有這么細(xì)，教育部的思路是不希望把專業(yè)分得太細(xì)，希望高校培養(yǎng)的學(xué)生是通才。如果專門設(shè)立光熱發(fā)電專業(yè)，這樣面太窄了，而學(xué)生的就業(yè)也受影響。

《新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》：在技術(shù)方面，光熱發(fā)電也有些分化？

吳玉庭：光熱發(fā)電技術(shù)很多。一個(gè)普遍的觀點(diǎn)是，槽式發(fā)電是最成熟的技術(shù)，塔式發(fā)電是最有希望的技術(shù)。美國在1981～1991年間建設(shè)的9個(gè)電站全是槽式的，至今運(yùn)行近30年了。而其運(yùn)行到2003年，就將成本全部收回了，且有5億美元的盈余。相信現(xiàn)在有更多的盈利。最近，西班牙建成的70萬kW的電站，90%都是槽式的。而美國新上的一些光熱發(fā)電項(xiàng)目，許多是塔式技術(shù)。

槽式發(fā)電技術(shù)的歷史較早，其聚光比較低，可靠性比較高，不會存在燒毀、爆炸事故，但是，其效率偏低。盡管發(fā)展比較成熟，但其中幾個(gè)關(guān)鍵部件的成本很高，未來成本降低的潛力小。塔式發(fā)電技術(shù)聚光比較高。如果用槽式，可能就只有400多度，而用塔式可能達(dá)到500～600度。溫度越高，發(fā)電的效率越高，將來要降低成本，提高效率，塔式有很大潛力。而塔式發(fā)電技術(shù)的難點(diǎn)在于，聚光比太高，對吸熱器技術(shù)要求很高。

《新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》：即便具備光熱發(fā)電技術(shù)，但配套建設(shè)還沒跟上，又阻礙了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

吳玉庭：在某種程度上，這是矛盾的。按美國能源部的說法，技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)化過程中有個(gè)斷層，如果沒有合適的扶持政策，可能技術(shù)就會夭折。內(nèi)蒙鄂爾多斯去年底招標(biāo)了一個(gè)50MW的太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目，確定的電價(jià)是9毛多錢，這9毛多來攤銷成本，應(yīng)該比較困難，因?yàn)殚_始時(shí)電站建設(shè)關(guān)鍵部件在中國沒有形成大規(guī)模生產(chǎn)，成本肯定很高。

對于光熱發(fā)電關(guān)鍵部件的生產(chǎn)商，有的技術(shù)不完全過關(guān)，有的技術(shù)雖然過關(guān)了，但在看市場，確認(rèn)有市場他們才大量投入研發(fā)生產(chǎn)。如果沒有政策支持，產(chǎn)業(yè)發(fā)展開始肯定非常困難，政府應(yīng)該“扶上馬，送一程”。美國的太陽能發(fā)電項(xiàng)目，都是由能源部出面擔(dān)保，從銀行貸款。我在《科學(xué)時(shí)報(bào)》發(fā)表過一篇文章，呼吁國家出臺一些優(yōu)惠政策。當(dāng)然，政府也很無奈，能源技術(shù)種類很多，專家來自不同領(lǐng)域，意見也不一致，作為政府部門準(zhǔn)確判斷每一種能源技術(shù)的前景也較為困難。

《新經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊》：對于目前中國發(fā)展光熱發(fā)電技術(shù)，您有怎樣的建議？

吳玉庭：一是對于儲能技術(shù)，應(yīng)該引起足夠的重視。二是中國在發(fā)展新技術(shù)方面，不注重掌握核心技術(shù)，不注重研發(fā)，存在盲目引進(jìn)，造成產(chǎn)業(yè)競爭力下降，對產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展是不利的。很多風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電都是盲目引進(jìn)國外的淘汰技術(shù)，因此希望注重研發(fā)，能夠掌握自主技術(shù)。三是在中國的普遍現(xiàn)象是看到某項(xiàng)技術(shù)賺錢了，就一哄而上。市場并沒有那么大，造成重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，最后形成惡性競爭，都通過壓低價(jià)格，而技術(shù)也沒什么進(jìn)步。能否從國家層面，控制這種情況的發(fā)生？根據(jù)產(chǎn)業(yè)的市場容量，合理適度地發(fā)展，不要一下發(fā)展太快，因?yàn)楣夥l(fā)電、風(fēng)力發(fā)電都已出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的情況。