解讀風口之下的光熱產(chǎn)業(yè)（一）

　　光熱發(fā)電可以搭配廉價的儲熱系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定、平滑、可調(diào)節(jié)的出力特性，改善地區(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，是電網(wǎng)友好型的新能源。光熱發(fā)電具有經(jīng)過項目驗證的超過30年的壽命期，且全生命周期內(nèi)的污染和排放水平遠低于其他類型的電源。世界未來的主導(dǎo)能源必然是可再生能源，而且必須是可調(diào)度的可再生能源，因為只有可調(diào)穩(wěn)定的電力才能充當電網(wǎng)的主力電源。光熱發(fā)電憑借其平滑可調(diào)的出力特性未來有望與傳統(tǒng)化石能源競爭主力電源供應(yīng)的角色。

　　(一)光熱發(fā)電與光伏發(fā)電同為利用太陽光發(fā)電但出力更平滑

　　光熱發(fā)電與光伏發(fā)電都是利用太陽光發(fā)電，但發(fā)電原理有所不同。光伏發(fā)電是用太陽光中的可見光形成光電子，使用半導(dǎo)體吸附并形成電流，實現(xiàn)發(fā)電。可見光伏的能量轉(zhuǎn)化過程是從太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。而光熱發(fā)電的原理是用聚光器將低密度的太陽光轉(zhuǎn)換成高密度的太陽光，再使用高密度的太陽光將集熱器中的介質(zhì)加熱到非常高的溫度，然后用汽輪機把這部分熱能轉(zhuǎn)換為機械能，最后用發(fā)電機從機械能轉(zhuǎn)化為電能。光熱發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程更類似傳統(tǒng)化石能源，都是先將能量來源轉(zhuǎn)化為熱能，再通過汽輪機和發(fā)電機將熱能轉(zhuǎn)化為電能。

　　光伏發(fā)電具有間歇、不穩(wěn)定的特點，太陽輻射強度的變化、陰天下雨等突發(fā)天氣狀況都會引起電站出力的劇烈波動。而光熱發(fā)電可以通過儲熱和天然氣補燃兩種手段實現(xiàn)更為平滑的出力特性：

　　儲熱：光熱電站可配置蓄熱系統(tǒng)，在白天把一部分太陽能轉(zhuǎn)化成熱能儲存在蓄熱系統(tǒng)中，在夜間沒有光照或白天陽光被云層遮擋的時候?qū)⑿顭嵯到y(tǒng)中儲存的熱能用于發(fā)電來實現(xiàn)連續(xù)的電力輸出。同時也可以使電力輸出更加平滑、出力的波動性更小。

　　天然氣補燃：光熱電站采用汽輪機等常規(guī)熱功轉(zhuǎn)化設(shè)備進行熱功轉(zhuǎn)化驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，易于與燃煤、燃油及天然氣等發(fā)電系統(tǒng)進行銜接和配合。光熱電站可通過補燃或與常規(guī)火電聯(lián)合運行改善出力特性，實現(xiàn)在夜間持續(xù)發(fā)電。

　　通過儲熱和天然氣補燃來實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的電力輸出是光熱發(fā)電相比于光伏等可再生能源發(fā)電方式的最大優(yōu)勢。這種優(yōu)勢一方面使光熱發(fā)電成為穩(wěn)定、平滑、可調(diào)的電源，另一方面也使其有能力承擔基礎(chǔ)負荷，具備了完全替代傳統(tǒng)化石能源的能力。

　　(二)光熱的儲熱功能有利于改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性

　　近年來，光伏、風電等可再生能源在我國能源結(jié)構(gòu)中所占的比重增長很快。由于光伏、風電本身是不可調(diào)的，因此為了保持電網(wǎng)中發(fā)電與用電的平衡，其他電源就需要跟隨光伏風電出力的波動進行調(diào)節(jié)。當電網(wǎng)中風電光伏比重越來越大而可調(diào)節(jié)資源又不足時，棄風、棄光就不可避免。

　　除了棄風、棄光以外，由于風電和光伏是間歇性電源，因此它們實際上不能替代燃煤機組的裝機容量，所以在光伏和風電比重大的電力系統(tǒng)中，必須要同時建設(shè)一定規(guī)模的燃煤電站作為旋轉(zhuǎn)備用來保證隨時可以在間歇性電源不能供電時使用。而當燃煤電站作為旋轉(zhuǎn)備用時，機組的煤耗率會顯著增高，發(fā)電利用小時數(shù)也會大幅減少，經(jīng)濟性嚴重下降。

　　風電、光伏不穩(wěn)定的出力特性降低了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，這也正給光熱發(fā)電帶來了機會。光熱發(fā)電具備成本低、效率高、壽命長的儲熱功能，一方面光熱發(fā)電可以為電網(wǎng)提供實實在在的穩(wěn)定電能;另一方面是可以通過儲熱為電網(wǎng)提供調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用等輔助服務(wù)，增加整個電網(wǎng)的可調(diào)節(jié)資源、改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性，解決棄風、棄光問題，還可以降低電力系統(tǒng)對燃煤電站作為旋轉(zhuǎn)備用的需求。

　　中國電科院新能源研究所曾經(jīng)做過計算，以西北某地區(qū)2020年光伏規(guī)劃裝機1000萬千瓦為測算背景。如果在此基礎(chǔ)上再增加200萬千瓦的光伏裝機，則棄光率將高達13.02%，但如果新增的200萬千瓦是帶2小時儲熱的光熱電站，棄光率可下降到10.17%。如再將光熱電站的儲熱時長增加到10小時，棄光率可進一步下降到5.82%?？梢姽夥凸鉄峄パa開發(fā)的模式借助光熱的儲熱功能改善了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，提高了電網(wǎng)的光伏發(fā)電消納能力。同時，這種模式下的度電成本也將比單純建設(shè)一個光熱項目更低。沙特國際電力公司預(yù)測光伏光熱互補發(fā)電技術(shù)在未來20年內(nèi)可以滿足中東和北非地區(qū)新增電力需求中的一半。(目前，光伏和光熱互補開發(fā)的案例正逐漸增多，如Solar Reserve在南非開發(fā)的RedStone塔式項目即是一個較大的案例。裝機100MW的Redstone塔式光熱項目緊鄰Solar Reserve已開發(fā)的75MW的Lesedi光伏電站和96MW的Jasper光伏電站。這三個電站在一起成為全球第一個混合了光伏和光熱發(fā)電的大型太陽能園區(qū)，總裝機已達到271MW)

　　(三)光熱電站具有經(jīng)過項目驗證的超長壽命期

　　光熱電站的老化速度慢，具有經(jīng)過實際項目驗證的超過30年的壽命期。世界第一座光熱電站是1984年于美國加利福尼亞莫哈維維沙漠建成的SEGS電站，至今已連續(xù)運行30余年，目前仍在穩(wěn)定運行。根據(jù)運行現(xiàn)狀推斷其壽命將可能達到40年甚至50年。除了日常的運營維護以及對破損的反射鏡、集熱管等設(shè)備進行過一些更換外，SEGS電站并未產(chǎn)生太多設(shè)備更新和維修方面的投資。

　　在所有的發(fā)電方式中，光熱發(fā)電的壽命期僅低于核電，與火電和水電持平，明顯高于光伏和風電，是壽命期最長的可再生能源。

　　(四)光熱發(fā)電在全生命周期內(nèi)產(chǎn)生的污染和排放少

　　光熱發(fā)電從生產(chǎn)到應(yīng)用到維護的整個生命周期內(nèi)都幾乎沒有污染源存在。除了槽式光熱發(fā)電導(dǎo)熱油的泄露會造成一定環(huán)境影響外，其它所有組件、原材料的生產(chǎn)和應(yīng)用過程均是安全、無污染的，是真正的綠色能源。而另一種太陽能利用方式光伏發(fā)電雖然在后端的發(fā)電環(huán)節(jié)是綠色的，但在前端的電池板生產(chǎn)過程中存在高耗能、高污染。

　　從二氧化碳排放的角度來看，光熱電站全生命周期二氧化碳排放僅為12g/kWh，遠遠低于其他發(fā)電方式。