國網能源研究院 孫李平 李瓊慧
2011年光熱發電雖然未能實現快速增長,但繼續保持平穩增長勢頭。全球光熱發電累計裝機容量達到1760MW,較上年增長35%,新增裝機容量450MW[1]。相比2010年,雖然光熱發電的新增裝機容量有所下降,但是數個影響較大的項目已處于在建階段。
西班牙領跑全球最大的光熱發電市場。2011年,全球絕大部分新增太陽能熱發電項目均在西班牙,該國新增容量高達420MW,占據了新增容量近90%。西班牙太陽能熱發電的快速發展,主要源于其有利的上網電價和電力市場的支持。到2011年底,西班牙投運的太陽能熱發電裝機總容量達到了1150MW[2]。
槽式熱發電技術依然主導整個光熱發電市場。2006~2011年的5年間,太陽能光熱發電裝機容量的年平均增長約為37%。其中,槽式太陽能熱發電主導了熱發電的市場。新增裝機中的90%,以及幾乎全部在運行項目均為槽式熱發電。圖1為歷年全球太陽能熱發電裝機容量變化圖,從圖可見太陽能熱發電市場自上世紀90年代開始停滯近16年,從2006年開始進入新一輪快速發展階段。

圖1 歷年全球光熱發電裝機容量
各種新興技術開始進入試驗階段。其他新增技術領域的投資也在不斷增加。特別是在美國和西班牙,新型的塔式太陽能熱發電和菲涅爾熱發電項目已經開始試運行,應用其他技術的太陽能熱發電站也已經開始建設。
西班牙是歐洲太陽能資源最豐富的國家之一,適合太陽能熱發電項目的開發建設。與全球市場一致,在西班牙槽式太陽能熱發電同樣占據市場主導地位。2011年,西班牙新增太陽能熱發電裝機容量450MW;在建項目1.1GW,這些項目絕大多數將于2012年投入運行。西班牙出臺的有利于太陽能熱發電發展的電價政策是推動其成為全球最大太陽能熱發電市場的重要因素。2007年頒布的法令規定,太陽能熱發電給予25年運行期內26.94歐分/kWh的電價。另外,西班牙是全球唯一擁有規模化塔式太陽能熱發電站的國家。2011年西班牙新建的Gemasolar太陽能塔式熱發電站可在各種不確定的天氣條件下24小時連續運行,主要是由于其配備了長達15小時的儲能系統。
美國是世界上最早開始建設和運營商業化太陽能熱發電站的國家。2011年,美國居于太陽能熱發電市場的第二位,累計裝機容量達到507MW。雖然在2011年美國沒有新增的太陽能熱發電項目,但在建項目總容量達到了1.3GW。在建項目發展如此之快,主要是聯邦政府貸款擔保的支持。在建項目幾乎都將在2012~2014年并網運行。由于光伏發電項目的電價下降很快,多個已經批準的太陽熱發電項目被光伏發電項目取代。
除美國和西班牙外,其他國家共投運的太陽能熱發電站規模約為100MW。阿爾及利亞、泰國和印度分別有25MW、9.8MW和2.5MW的太陽能熱發電項目投運,這些項目均為其國內第一個項目。北非和地中海周邊地區的太陽能熱發電項目均是燃氣聯合循環,采用太陽能集熱場與大型火力發電廠聯合發電。印度第一個10MW太陽能熱發電站也已經開建,預計于2013年投入運行。南非開展了太陽能熱發電項目的招標,已經授權150MW的合同,南非國家電網公司正在規劃另外100MW的項目。其他國家,例如意大利、以色列、墨西哥、智利和沙特,已經表示打算建設太陽能熱發電站或者開始立法支持太陽能熱發電。
我國太陽能熱發電處于起步階段,到目前尚無商業化運行的太陽能熱發電站,建成的電站主要用于實驗研究。截至2011年底,我國已建成實驗性太陽能熱發電站2座,裝機規模為1.18MW;已核準太陽能熱發電站3座,裝機規模為143.5MW;開展前期工作的太陽能熱發電站1座,裝機規模為50MW。我國太陽能熱發電站建設成果統計如表1所示[3]。

表1 截至2011年我國太陽能熱發電現狀
我國太陽能熱發電多種技術類型并舉發展,槽式熱發電率先進入商業運行的前期工作。2011年,內蒙古鄂爾多斯50MW槽式太陽能熱發電特許權示范項目、寧夏鹽池哈納斯92.5MW太陽能熱發電實驗電站分別獲得國務院和省級政府能源投資主管部門核準,甘肅金塔紅柳洼50MW太陽能熱發電項目獲得國務院能源主管部門同意開展前期工作。國電吐魯番180kW槽式太陽能熱發電實驗電站目前正處于調試運行階段。2011年,中科院電工所承擔的國家“863”計劃項目延慶太陽能熱發電站1MW示范項目建成發電,該項目是我國自主研發的亞洲首座兆瓦級太陽能塔式熱發電站。2011年,海南三亞1MW太陽能熱發電示范工程開工建設,成為我國首座開發建設的碟式太陽能熱發電站,將填補國內空白。
度電成本相對較高。去年以來光伏發電價格下降速度不斷加快,太陽熱發電面臨的形勢更為嚴峻。目前太陽能熱發電的相關市場規模較小,電站相關設備的技術水平有待進一步提高,例如聚光鏡、集熱管、蓄熱材料、高效集熱器等。還需要通過技術進步降低發電成本,增加太陽能熱發電的競爭力。
減少太陽能熱發電的用水需求[4]。太陽熱發電項目與傳統的火力發電站類似,均需要冷卻水。但是,適宜建設太陽能熱發電項目的地方,一般均處于干旱或半干旱地區,水資源匱乏。大規模開發太陽能熱發電站,將對項目所在地區的生態環境產生負面影響,必須降低其耗水量。
環境影響問題有待進一步驗證。太陽能熱發電項目必須具備一定的規模才可以降低其成本,但是規模化的太陽能熱發電占地面積較大,對區域生態的影響尚需驗證。
盡早出臺有利于太陽能熱發電發展的電價和稅收政策。根據目前的技術及市場情況,太陽能熱發電的成本仍然處于較高水平,比風電和光伏發電都高。但是,太陽能熱發電在出力特性和儲能方面比光伏發電和風電更具優勢,是未來可再生能源發電中的重要方向。從全球的太陽能發電趨勢可見,有利的電價和稅收政策是推動太陽能熱發電發展的關鍵因素。盡早出臺鼓勵電價和稅收可以擴大太陽能熱發電的規模,提高企業開發太陽能熱發電項目和增加關鍵技術和產品研發投資的積極性。
國家積極制定太陽能熱發電發展規劃。國家層面的規劃可以引導太陽能熱發電按照科學發展觀的指導發展,避免繞彎路、低水平重復建設,提高發展水平。目前我國太陽能熱發電事業仍處于起步階段,應盡早部署在熱發電應用、科研、標準等各個環節的工作,保證我國在該領域的競爭力,開拓新的經濟增長點。
[1].Renewable Energy Policy Network for the 21stCentury. Renewables 2012 Global Status Report.2012.
[2].Bloomberg New Energy Finance Energy: Week in Review, 15-21. November 2011.
[3].水電水利規劃設計總院. 2011年度中國太陽能發電建設成果統計報告.2011.
[4].IEA. Concentrated Solar Power Technology Roadmap.2010.