太阳能光热发电目前发展瓶颈及前景

太阳能光热发电目前发展瓶颈及前景

周胜利

（中国水利水电第四工程局有限公司青海西宁810000）

摘要：太阳能是一种取之不竭、清洁的可再生能源，利用太阳能发电是开拓新能源和保护环境、节能减排的有效途径。欧美一些发达国家已经开始关注具有更高能源利用率的太阳能光热发电技术，并相继建立了不同型式的示范装置。利用太阳能发电，特别是光热发电是解决当前能源、资源和环境等问题的有效途径和方法。太阳能光热发电近年来已经成为全球太阳能资源开发的新增长点与热点。

关键词：太阳能光热发电；发展瓶颈；前景

众所周知，当今世界所依赖的能源不外乎石油、煤炭、核电、水力，然而这些能源储量有限，且开发利用时污染严重，寻找一种可取代有限能源并对地球环境无污染的新能源是现今世界发展的迫切需要。随着全球气候的变化，自然灾害的频发，都对人类的生存带来巨大的挑战，环境污染及能源利用问题现也已成为制约世界各国经济快速发展的瓶颈，所以越来越多的国家开始实施“阳光计划”。

1太阳能光热发电原理及种类

太阳能光热发电通常叫做聚光式太阳能发电，与传统发电站不一样的是，它是通过聚集太阳辐射获得热能，将热能转化成高温蒸汽驱动蒸汽轮机来发电。从热力学原理上讲，太阳能光热发电站与常规热力发电厂完全一样。太阳能光热发电按照聚集热量方式的不同，主要分为槽式、塔式和碟式三种技术路线。1)槽式太阳能光热发电技术是目前实现商业化运行最多，且技术最成熟的太阳能光热发电站系统。槽式太阳能光热发电技术是采用“线聚焦”原理，利用大面积槽式抛物面形式的反射镜将太阳光聚焦反射到集热管上，并将集热管内的传热工质加热至高温，利用其热量加热水产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。2)塔式太阳能光热发电技术是采用的“点聚焦”原理，是通过成千上万个定日镜，将太阳光反射到位于高塔顶部的太阳炉表面，太阳炉上设有公共吸热器，由于太阳光被无数个镜片反射聚焦到吸热器一个“点”上，所以在其表面可形成高达2000℃左右的高温，可将其内部的传热介质加热至高温蒸汽，从而利用高温蒸汽推动汽轮机发电。塔式太阳能光热发电站的蒸汽运行温度约500℃左右，热效率在15%以上。3)碟式又称盘式，其主要技术特征是采用盘状抛物面聚光集热器，它也是一种点聚焦集热器，其聚光比可以高达数百倍到数千倍，因而可以产生非常高的温度。在其接收器上安装热电转换装置，比如斯特林发动机或朗肯循环热机等，从而将热能直接转换成电能。可以单台使用或多台并联使用，适宜小规模发电，所以比较适合偏远山区、远离电网地区，进行分布式离网供电。

2我国光热发电的发展现状

与国外光热发电技术在材料?设计?工艺及理论方面进行了长达50多年的研究相比,我国太阳能光热发电正处于起步阶段,“十一五”规划中的863计划才有关于太阳能光热发电的项目?槽式太阳能光热发电系统中的核心部件,如兆瓦级槽式太阳能聚光器?高温真空太阳集热管?储热单元等尚处于研发阶段?光热发电所面临的问题①技术难点。核心设备包括高精度聚光镜、真空集热管、储热装置、跟踪控制系统尚未在实际运营中实践，由此导致具有系统集成经验的技术人才储备欠缺，并且缺少体系标准。②电价暂时不具备上网优势。国内尚未出台政策性的上网电价指导，而根据目前国际定价，普遍在折合人民币1.1元/(kW?h)上下，与表1给出的江苏省2015年各类型上网电价相比，还不具备上网竞争优势。③地域限制。日照量合适的地区分布在西北，适合进行大规模的光热发电，目前规划或在建发电工程项目集中于内蒙古西部、青海、新疆南部、西藏以及河西走廊等人口密度小、光照充足的地区，但是用电量高峰均在东部沿海地区。大规模远距离输电，对于现有的电网水平是一个巨大挑战。

3光热发电发展策略分析

3.1加强研发投入，掌握光热发电关键技术

积极参与国际交流，学习国外尤其是美国、西班牙等国家对于大规模光热电站运营维护的技术与经验。同时尝试商业化运营，实现光热发电规模化，建造中等甚至大规模光热电站，探索开发、设计、施工、调试、运维经验，为我国未来建设大规模光热电站做好技术及经验准备。从国际研发热门技术来看，控制系统、涂层、辐射吸收材料、聚光镜、热循环等技术是专利申请数量较多的研究热点，因此建设关键设备检测实验室，如集热管热学测试、集热管光学性能测试、聚光镜光学性能测试、镜面对焦精度测试等是目前适应科研及市场需求的重要一步。

3.2加强光热电站的规划

未来光热发电装机容量必将逐年增加，电能的大规模存储尚未解决，仅仅靠光热电站单方面的储能设备难以将大量的电能完全存储，所以，必须加强科学统一规划。电力部门需要做好发电预测工作，考虑负荷的变化曲线与变化趋势，制定有实际可操作性的光热发电近期、中期和长期规划，实现高参数、大容量、连续发电，在保证电能质量的同时，减少对光热发电及其他新能源发电的浪费。在光热电站选址问题上，优先考虑年日照小时数大于2500h的西北部地区，这些地区日照充足，而且人口密度较小，地势以高原盆地为主，聚光镜产生的光照散射对建筑、环境影响不大。但风沙的侵蚀可能会对聚光镜面和控制设备造成一定的影响，在这些地区建设光热电站时，应充分考虑当地环境因素，提供专门的防风沙保护措施，提高电站使用寿命。

太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁可再生资源，利用太阳能发电是开拓新能源、保护环境和节能减排的有效途径。尽管现阶段光热发电还无法在成本等方面与光伏发电竞争，但由于可以解决能源储存难题及具有与电网并网明显优势性，光热发电更具有向替代能源发展的潜力。对中国这样的能源需求大国而言，选择发展光热发电无疑更符合国情。从更宏观的角度看，光热发电产业链很长，对其他诸多产业的带动作用也较大，既能推动集热管、储热材料、汽轮发电机等能源设备行业的发展，又能促进玻璃、钢材、水泥等基础产业的发展。光热发电产业对整个国民经济的拉动作用，令人鼓舞。

参考文献：

[1]黄裕荣，侯元元，高子涵.国际太阳能光热发电产业发展现状及前景分析[J].科技和产业，2014（9）：54-56．