光热挑战光伏

本文来源于《新世纪》周刊 2010年第16期 出版日期2010年04月19日
太阳能热发电能否超越光伏、挑战火电，成为一种基础电力，成本和环境影响是关键的考量因素
《新世纪》周刊 记者 于达维
中国目前最大的太阳能热发电项目——内蒙古50兆瓦项目的特许权招标，预计于今年五六月开始。
　　有业内人士表示，这一项目的启动，将引爆中国太阳能热发电市场，产业和投资界人士将蜂拥而至。
　　更有专家认为，太阳能热发电（或称光热发电）一旦启动，其发展速度将比光伏发电更快，甚至有可能挑战火电，成为一种基础电力。
光热发电的全球版图
　　当下世界各地建造的太阳能电站，基本上都属于光伏发电（Photovoltaic Power，PV），仅2009年一年的装机容量就达到6千多兆瓦，或者说600万千瓦。所谓光伏发电，是指利用太阳能电池，将光能直接转变为电能。
　　同时，太阳能热发电的浪潮（Concentrated Solar Power，CSP）也正在兴起。太阳能热发电是指利用大规模阵列镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，然后结合传统汽轮发电机技术，达到发电的目的。目前，全球投入使用的太阳能热发电电站装机容量约有700兆瓦，在建项目1200兆瓦，已经宣布建设的装机容量则为1.26万兆瓦。
　　太阳能热发电有槽式、塔式和碟式三种系统。其中，槽式技术最为成熟、商业化运营规模最大，它通过槽式抛物面聚光镜收集太阳能。
　　从理论上讲，采用太阳能热发电技术，可以避免光伏发电中昂贵的硅晶光电转换工艺，大大降低太阳能发电的成本。白天，太阳能热发电站的集热系统直接驱动汽轮机发电，同时把部分热量储存在巨大的容器组成的蓄热系统；晚上，则可以利用蓄热发电。
　　中国电力科学院研究院副总工程师胡学浩对本刊记者表示，由于太阳能热发电和火电一样是通过蒸汽轮机，加上太阳能热发电带有热储存系统，更有利于电力系统的稳定。
　　1984年，世界上最早的太阳能热发电站出现在美国加州。这之后，由于电站集成技术方面存在阻碍，太阳能热发电有过近20年的停顿，从而给光伏发电留出了极大的发展空间。
　　如今，从美国到欧洲，都将太阳能热发电作为未来替代能源的关键候选之一。根据美国加州的计划，到2030年，新能源发电容量中太阳能热发电与光伏发电的比例为4∶1。
　　目前，西班牙是太阳能热发电规模最大的国家，既有11兆瓦量级的塔式电站，也有100兆瓦量级的槽式电站。
　　在西班牙的可再生能源规划中，设定了2005年-2010年装机容量500兆瓦的目标。这一目标已经提前实现。于是，西班牙部长会议在2009年11月通过决议，提出2010年-2013年太阳能热发电装机容量的新目标：2440兆瓦。
　　2009年7月启动的“欧洲沙漠行动”，堪称可再生能源领域最具野心的计划。多个欧洲财团和企业，计划在未来十年内投资4000亿欧元，在中东及北非地区建立一系列并网的太阳能热发电站，来满足欧洲15%的电力需求，以及电站所在地的部分电力需求。
中国内蒙古特许权招标
　　在太阳能热发电的热潮中，中国业界也不甘落后。
　　2009年10月，“中国太阳能光热产业技术创新战略联盟”成立，首批成员包括中国科学院电工研究所、华电集团、皇明太阳能、保定天威、金晶集团、西安航空动力集团、中国电力工程顾问集团、清华阳光、上海交大等30家企业和研究所。该联盟的首届理事长为中国科学院电工研究所王志峰研究员。
　　该联盟计划在“十二五”（2011年-2015年）期间，争取在中国西部建设1000兆瓦级规模的太阳能热发电站。
　　2009年12月，中国科学院电工研究所作为第一承担单位的国家重点基础研究计划（即“973计划”）“高效规模化太阳能热发电的基础研究”项目正式启动。项目负责人告诉本刊记者，他们将对太阳能热发电关键系统部件和材料进行攻关，也要争取建立不同规模的塔式电站、槽式电站和碟式电站。
　　“十一五”（2006年-2010年）期间，中国科学院电工研究所已经在国家高技术发展计划（即“863计划”）支持下，于北京八达岭开始建设1兆瓦的太阳能塔式热发电实验项目。
　　即将于今年五六月间在内蒙古公开招标的50兆瓦槽式太阳能热发电电站，则是目前国内规模最大的太阳能热发电。根据内蒙古当地相关部门的估算，该项目总投资16亿元人民币。项目建成后，每年可发电1.2亿度，分别实现产值1.8亿元和税收1530万元。
　　“这一项目将引起中国整个太阳能热发电行业的觉醒。”4月12日，在苏州举办的西交利物浦大学中英电力与能源研讨会上，中国科学院电工研究所研究员王志峰透露。
　　早在三年前，该项目就作为全国示范项目获得了国家发改委下达的《关于同意内蒙古自治区太阳能热发电示范项目开展前期工作的复函》。随后，德国太阳千年公司（下称太阳千年）与内蒙古绿能新能源有限公司（下称内蒙古绿能新能源）共同建立了内蒙古施德普太阳能开发有限公司（下称施德普太阳能），专门从事中国首个太阳能槽式热发电的可行性研究报告和实施工作。
　　根据2009年2月内蒙古水利厅批复的该项目水土保持方案资料，项目位于鄂尔多斯杭锦旗巴拉贡镇境内，占地一百多公顷。
　　太阳千年驻北京首席代表周立新透露，该项目最初规划年总发电量为1.2亿度，如果含税上网电价达到每度电2.26元，当资本金内部收益率达到8.86%时，资本金投资回收期接近16年，而项目可以运行25年。
　　太阳千年与内蒙古绿能新能源原本决定，共同投资建设这个项目。其中，中方控股75%，但鉴于此前光伏上网电价风波等原因，国家能源局计划对这个项目建设运营实施特许权招标。这让太阳千年不得不赴京与各大电力公司商谈，为即将到来的招标做准备。
　　施德普太阳能项目经理杨金凤表示，当初成立合资公司时，太阳千年打算自己融资，但根据中国的相关规定，外资投资电力的比例不能超过25%，太阳千年就在国内找了合作伙伴。
　　她对本刊记者说，槽式太阳能热发电站的后端发电和普通火电一样，前端的设计完全是德国的技术，“涉及外方技术和地方设计院的衔接问题，进展没有想象中那么快。这在中国是首例，没有什么可以参考。”
　　2009年3月的敦煌光伏发电项目招标，更给了这个项目沉重一击。“在那之前，光伏项目电价一直是（每度电）4元左右，包括上海和鄂尔多斯的项目，我们电价只是一半，有优势。但敦煌的项目招标出了1.09元的电价，对我们是致命的打击。”杨金凤说。
　　1.09元的电价让业内一片哗然——尽管很多人认为这个价格就是赔本赚吆喝。无论如何，这个局面让中国政府在2.2元的光热发电项目面前变得犹豫。
　　杨金凤透露，这次光热发电项目招标电价因素所占的比重也要占60%。这意味着，和敦煌光伏发电项目一样，招标的结果很大程度上是价低者得。
　　据本刊记者了解，该项目的招标也将由主持敦煌项目招标的中设国际招标公司负责。为了尽可能拿下这个项目，施德普太阳能相继走访几大发电集团，希望进行合作。这些发电集团虽然表示出很大兴趣，但仍在观望。
　　目前，国家能源局已经认可这个项目的可行性报告，惟一不确定的就是电价。这个具有示范意义的项目，究竟留给经验相对丰富、每度电报价超过2元的德国企业，还是由报价可能较低的中国企业来完成，仍然是未知数。
电站集成难题
　　中国科学院电工研究所一位研究人员告诉本刊记者，总体而言，太阳能热发电行业不像光伏发电那样复杂。
　　太阳能热发电的原材料包括玻璃、钢铁、导热介质和储热材料，这在中国都具备，所需工作是对这些材料进行改性，比如减少玻璃中的铁含量、增加玻璃的透光率、选择储热成本低于电价的储热材料等。
　　不过，对中国企业来说，过去的技术研发基本上都是针对单个器件，最大的缺陷在于没有完成太阳能热发电项目的经验，而太阳能热发电电站集成是非常困难的技术。中国已经完成的示范项目，规模仅仅是兆瓦级甚至千瓦级。
　　因此，这位研究人员呼吁国家考虑给予中国企业建设集成电站的机会，虽然用国外技术可以做得很好。在他看来，中国企业只要完成三四个商业项目，整个产业就会比较完整。
　　目前，中国五大发电集团都有各自的太阳能热发电小型示范项目，保定的天威集团则计划在四川建立一个100兆瓦的太阳能热发电项目。提及内蒙古50兆瓦项目时，上述研究人员认为，这些企业可能通过今后扩大规模的方式，大幅度压低投标电价来拿下这一项目。
　　其间的原因在于，太阳能热发电项目规模越大，每度电的成本越低，据这位研究人员估计，如果项目能够达到1000兆瓦的规模，每度电电价可以降到0.8元左右。这样，大型发电企业可能会把目前的50兆瓦项目，作为未来1000兆瓦电站的一部分，先以低电价中标，其余的950兆瓦另行建设。
　　杨金凤则表示，如果把未来扩建因素考虑在内，现在的支持文件和设计图纸都要重新审核，而且能否有那么多土地作为扩建场所也是疑问。根据目前国际上的情况，建设1000兆瓦的太阳能热发电电站，需要35平方公里的土地。
　　她同时说：“不管谁拿下，详细设计国内做不了，光场安装、维护国内也做不了，如果德方公司不能承担项目，也有可能成为被雇用的一方。”
“超越光伏，挑战火电”
　　兴业证券研究员李纲领曾经用“超越光伏，挑战火电”来形容太阳能热发电的前景。他认为，太阳能热发电已经成为不间断供电的可再生能源重要形式。随着技术进步和组件的规模化生产，太阳能热发电未来在成本上具备挑战火电的潜力。
　　根据中国政府2007年颁布的《可再生能源中长期发展规划》，“十一五”时期，在甘肃敦煌和西藏拉萨建设大型并网型太阳能光伏电站示范项目，在内蒙古、甘肃、新疆等地建设太阳能热发电示范项目。到2020年，全国太阳能光伏电站总容量达到2000兆瓦，太阳能热发电总容量达到2000兆瓦。
　　有专家表示，中国在制定太阳能发展规划时，对光伏发电和光热发电设定的发展规模也是相似的，但后者一直没有发展起来。一旦太阳能热发电启动，发展速度将比光伏发电更快，因为其稳定性更好，完全可以作为基础负荷。
　　这位专家还说，未来20年太阳能热发电技术发展的主要任务是使发电的平均成本比 2006 年降低一半，总体约达到2025年燃煤发电成本（每度电0.030-0.042美元）的1.3倍。
　　但是，国家发改委能源所副所长李俊峰对光热发电的前景并不是太看好。他曾对《纽约时报》记者发表评论，认为太阳能热发电最适宜的地区，是有便宜水源、便宜土地和大量日照的地区，而中国具备这种条件的地区很少。
　　此外，李俊峰认为，太阳能热发电将会被证明成本高于光伏。
　　中国电力科学院研究院副总工程师胡学浩则表示，光伏的缺陷在于不能储存，如果加上蓄电池成本则更高。光热本身有热储存系统，可以连续发电，在经济性上有优势，但由于需要消耗水，环境上的影响还需要验证。
　　目前，中国的决策层对于光热发电，或者说太阳能热发电技术依然比较谨慎，但企业界已经先行一步。今年1月，山东蓬莱电力设备公司与美国太阳能光热发电供应商esolar公司签订协议，计划未来十年内在中国建立2000兆瓦的太阳能热发电机组，并首先在陕西榆林开建92兆瓦的项目。当然，这一项目也需要等待中国政府的批复。

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