光熱發(fā)電或彎道超車實(shí)現(xiàn)真正崛起？

北極星太陽能光伏網(wǎng)訊:在目前的中國，經(jīng)常被許多人當(dāng)做對手來比較的光伏發(fā)電和光熱發(fā)電都到了行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻。產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)震蕩、逐漸趨于理性的光伏發(fā)電業(yè)界正站在十字路口中央躊躇思量，而蟄伏多年、經(jīng)歷無數(shù)陣痛終迎來破繭的光熱發(fā)電業(yè)界正站在起跑線上摩拳擦掌。

近日，某外媒記者的一篇文章引起了筆者的注意。據(jù)該文介紹，光伏發(fā)電成本自2008年以來已經(jīng)下降了75%，同時(shí)鋰離子電池成本未來也將大幅下降，將使光伏發(fā)電與光熱發(fā)電一樣具備高性價(jià)比的儲(chǔ)能能力，且成本可能更低。該記者認(rèn)為，長遠(yuǎn)來看，光伏將最終以成本優(yōu)勢戰(zhàn)勝光熱發(fā)電，完全占據(jù)太陽能發(fā)電市場。

該記者還引用了迪拜CLS能源咨詢公司CEO Claudio Palmieri的話，“短期看來，光熱儲(chǔ)能還將繼續(xù)扮演很重要的角色。但從長遠(yuǎn)看，光伏及帶儲(chǔ)能的電池將更具前景。光熱電站是因?yàn)榕c傳統(tǒng)電廠比較很相似而仍然具有吸引力。但僅僅因?yàn)橄嗨剖遣荒軌虮３珠L久優(yōu)勢的，最終競爭的還是成本因素?！?/p>

中國或?qū)⒖焖倮凸鉄岢杀?/strong>

的確，目前從發(fā)電成本來看，市場發(fā)展較為成熟的光伏無疑遙遙領(lǐng)先。如上文所說，光伏發(fā)電成本近年來快速下降，在全球大力推進(jìn)可再生能源發(fā)展的大環(huán)境中，尤其是在中國強(qiáng)大制造業(yè)的參與下，光伏發(fā)電在全球領(lǐng)域都顯現(xiàn)出要與常規(guī)化石燃料試比高之勢。

今年8月17日結(jié)束的智利供電項(xiàng)目招標(biāo)中，來自西班牙的SolarpackCorp.Tecnologica公司以一個(gè)裝機(jī)120MW的光伏發(fā)電項(xiàng)目贏得了智利的供電標(biāo)段，并以$29.10/MWh（約合RMB0.2元/kWh）的投標(biāo)價(jià)格再次刷新了光伏最低中標(biāo)價(jià)。

而在中國，自630搶裝潮過后（2016年6月30日光伏上網(wǎng)電價(jià)下調(diào)），在市場供過于求的高壓競爭下，低價(jià)競爭成為各家光伏企業(yè)爭奪項(xiàng)目的主要手段。有據(jù)為證，8月29日，山西陽泉、芮城領(lǐng)跑者項(xiàng)目，協(xié)鑫報(bào)價(jià)0.61元/千瓦時(shí)；9月22日，內(nèi)蒙古包頭領(lǐng)跑者項(xiàng)目，昌盛日電和華電報(bào)價(jià)0.52元/千瓦時(shí)；10月28日，內(nèi)蒙古烏海領(lǐng)跑者項(xiàng)目，英利綠色能源報(bào)出0.45元/kwh的超低價(jià)。

時(shí)隔甚短，而投標(biāo)報(bào)價(jià)卻如股價(jià)跳水一般，不禁讓人大跌眼鏡。而根據(jù)英利集團(tuán)總經(jīng)理王剛給出的經(jīng)嚴(yán)格測算后項(xiàng)目能夠保持8%-10%收益率的結(jié)果來看，該數(shù)據(jù)又不像是單純?yōu)榱恕百r本賺吆喝”而做出的無奈之舉，而更像是政府政策收效行業(yè)利潤空間被進(jìn)一步擠壓的良性結(jié)果。

總的來說，光伏發(fā)電成本已大幅下降是不爭的事實(shí)。同時(shí)，為了解決光伏風(fēng)電被定位為垃圾電而導(dǎo)致嚴(yán)重棄風(fēng)棄光的尷尬現(xiàn)狀，蓄電池行業(yè)也越來越熱，再加上蓄電池原有的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，重金投入之下必有回報(bào)，蓄電池技術(shù)不斷獲得創(chuàng)新和突破，成本下降也在情理之中。雖然受關(guān)注高且成本已經(jīng)大幅下降，但光伏加蓄電池目前在成本方面相比光熱發(fā)電并沒有絕對優(yōu)勢，而且大規(guī)模儲(chǔ)電難、壽命有限以及衰減等問題要想很快解決也并非一朝一夕的事。

面對著技術(shù)不斷獲得突破且成本迅速下降的光伏加蓄電池技術(shù)，光熱發(fā)電行業(yè)又如何呢？

事實(shí)上，光熱發(fā)電行業(yè)雖然步履艱難，建設(shè)項(xiàng)目較少，但通過有限的項(xiàng)目開發(fā)已取得了良好的成效。就以光熱發(fā)電新興市場摩洛哥和南非來說，自兩國開始發(fā)展光熱發(fā)電以來，成本已經(jīng)有了大幅下降。

數(shù)據(jù)顯示，自從2011年南非推出了REIPPPP計(jì)劃，可再生能源價(jià)格已大幅下降。盡管光熱發(fā)電成本不像光伏降價(jià)那么快，但事實(shí)上相比REIPPPP計(jì)劃第一輪3.35蘭特/KWh（約合RMB1.61元/kWh）的度電成本，到2015年進(jìn)行的第三輪招標(biāo)時(shí)，中標(biāo)電價(jià)已經(jīng)降低到了1.65蘭特/KWh（約合RMB0.79元/kWh），幾乎下降了一半左右。

圖：南非REIPPPP計(jì)劃各輪的中標(biāo)電價(jià)

再來看看摩洛哥，該國目前正在建設(shè)全球最大的太陽能發(fā)電綜合項(xiàng)目Noor（總裝機(jī)規(guī)模為510MW），其中一期工程N(yùn)oor1裝機(jī)160MW，使用槽式技術(shù)路線，現(xiàn)已正式并網(wǎng)投運(yùn)；而后續(xù)兩期項(xiàng)目Noor2（200MW，槽式）和Noor3（150MW，塔式）電站也正在緊張建設(shè)中，上述三個(gè)光熱發(fā)電項(xiàng)目均配置了熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，其中Noor1項(xiàng)目儲(chǔ)熱時(shí)長為3小時(shí)，Noor2項(xiàng)目儲(chǔ)熱時(shí)長為7小時(shí)，Noor3項(xiàng)目儲(chǔ)熱時(shí)長為8小時(shí)，整體投運(yùn)后產(chǎn)生的電能將足夠滿足100萬摩洛哥家庭使用。

Noor1項(xiàng)目簽約電價(jià)為0.245美元/kWh（約合RMB1.68元/kWh），而Noor2項(xiàng)目電價(jià)已降到0.19美元/千瓦時(shí)（約合RMB1.3元/kWh），Noor3項(xiàng)目電價(jià)為0.16美元/kWh（約合RMB1.1元/kWh）。

由上述數(shù)據(jù)可以看到，一些海外光熱發(fā)電新興市場已經(jīng)取得了良好的成效，光熱發(fā)電成本下降幅度比之光伏也并不遜色。至于剛剛開始推進(jìn)首批光熱示范項(xiàng)目的中國，雖然光資源相比南非和摩洛哥要更差一些，但得益于強(qiáng)大的制造業(yè)優(yōu)勢和光熱業(yè)界多年堅(jiān)守所形成的相對完善的產(chǎn)業(yè)鏈，我國首批光熱示范項(xiàng)目電價(jià)就已經(jīng)低至1.15元/kWh，相比光伏行業(yè)2009年剛起步時(shí)政府出臺(tái)的金太陽工程每千瓦時(shí)最高20元的補(bǔ)貼來說，光熱發(fā)電的起步門檻無疑要高太多。不過反觀光伏行業(yè)曾經(jīng)出現(xiàn)的各種亂象，政府對待光熱發(fā)電行業(yè)的理性也是有道理的，從某種角度來說也是對光熱發(fā)電行業(yè)的一種保護(hù)。

但中國光熱發(fā)電行業(yè)所處的發(fā)展環(huán)境相比光伏早期要差太多，一方面要面臨經(jīng)濟(jì)下行電力需求疲軟的不利大環(huán)境，另一方面還要面臨風(fēng)電、光伏等其他可再生能源成本大幅下降所帶來的巨大壓力。唯一優(yōu)勢就是可配置高性價(jià)比的儲(chǔ)熱系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出電力并可承擔(dān)部分調(diào)峰任務(wù)，但這點(diǎn)優(yōu)勢還面臨著光伏加蓄電池技術(shù)快速發(fā)展所帶來的強(qiáng)大沖擊。

從目前現(xiàn)狀來說，擺在中國光熱發(fā)電業(yè)界面前的唯一一條出路就是要不遺余力地推進(jìn)首批示范項(xiàng)目成功建設(shè)并盡快利用自有優(yōu)勢快速降成本。借用中國男足經(jīng)常被調(diào)侃的一句話，留給中國光熱發(fā)電行業(yè)的時(shí)間其實(shí)也不多了，同時(shí)中國光熱發(fā)電行業(yè)從某種程度上講還肩負(fù)著帶領(lǐng)全球光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展的責(zé)任，因?yàn)榕c光伏類似，只有中國的參與才能迅速將成本拉低，從而獲得大規(guī)模發(fā)展，進(jìn)而產(chǎn)生更大規(guī)模化效益并進(jìn)一步促進(jìn)成本降低。

光熱光伏混合發(fā)展新思路

雖然長期以來關(guān)于光伏發(fā)電與光熱發(fā)電的優(yōu)劣之爭從未間斷，但光伏與光熱業(yè)界并非完全只有對立的聲音，近年來光伏光熱混合發(fā)展建立綜合園區(qū)的思路屢屢被提出，而且很多國家和企業(yè)已經(jīng)開始了類似的探索和實(shí)踐。

從發(fā)電原理來說，光熱發(fā)電產(chǎn)生的電能既可以用于直接發(fā)電也可以以熱量的形式儲(chǔ)存起來，事實(shí)上，光熱發(fā)電的最大優(yōu)勢便是可利用熱量存儲(chǔ)以削弱太陽光輻射不穩(wěn)定對其發(fā)電質(zhì)量的影響，同時(shí)光熱發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電方式及現(xiàn)有電網(wǎng)能夠更好契合。而光伏系統(tǒng)直接將太陽光轉(zhuǎn)化為電能，在占地面積、投入成本、技術(shù)難度上都優(yōu)于光熱發(fā)電，但光伏本身不具備儲(chǔ)能能力，只能通過將電能儲(chǔ)存在電池的方式進(jìn)行儲(chǔ)能。但目前看來光伏加蓄電池的組合在成本、技術(shù)要求、環(huán)保效益方面不具備明顯優(yōu)勢。

因此，將光熱發(fā)電和光伏發(fā)電結(jié)合起來使用的思路具有其合理性，既能利用目前光伏發(fā)電低成本的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢，又能發(fā)揮光熱發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定供電可調(diào)峰的優(yōu)勢，兩者的完美互補(bǔ)可以滿足人類社會(huì)對于電力需要的任何負(fù)荷曲線，具備承擔(dān)電力負(fù)載的能力。

在大規(guī)模光伏發(fā)電蓬勃發(fā)展的西北地區(qū)，目前棄風(fēng)棄光現(xiàn)象已成常態(tài)，大面積光伏板曬太陽的背后折射出的是整體電力發(fā)展規(guī)劃的決策偏失。要緩解這種尷尬局面，除了要建立消納通道，還需要足夠的調(diào)峰電力負(fù)載。在應(yīng)對氣候變化大環(huán)境的當(dāng)下，靠燃煤等常規(guī)化石燃料電站解決已非常困難，而具備調(diào)峰屬性的光熱發(fā)電得以發(fā)展是一種極佳選擇，這也為光熱光伏混合甚至光熱光伏風(fēng)電混合發(fā)電思路的提供了良好的理論環(huán)境。據(jù)CSPPLAZA記者了解，火電指標(biāo)申請?jiān)絹碓诫y而又迫切需要調(diào)峰電力的現(xiàn)實(shí)需要也是一些西部地方政府大力支持光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展的重要因素。

而從實(shí)施角度來說，光熱加光伏混合發(fā)電園區(qū)的嘗試已經(jīng)在南非、智利、摩洛哥、墨西哥等多個(gè)國家上演。

目前南非正在建設(shè)全球第一個(gè)混合了光伏和光熱發(fā)電的大型太陽能園區(qū)，總裝機(jī)達(dá)到271MW。該園區(qū)由國際知名塔式熔鹽光熱發(fā)電項(xiàng)目開發(fā)商SolarReserve和沙特ACWA電力公司共同開發(fā)的南非裝機(jī)為100MW的塔式熔鹽光熱電站Redstone和有SolarReserve和其合作方已開發(fā)的75MW的Lesedi光伏電站和96MW的Jasper光伏電站組成，該項(xiàng)目集聚光太陽能與光伏太陽能于一體，以最低成本提供具備高產(chǎn)能系數(shù)的基礎(chǔ)負(fù)荷可再生能源，可完全取代燃煤發(fā)電。

圖：南非光伏光熱混合發(fā)電園區(qū)想象圖

無獨(dú)有偶，為了更好地滿足智利北部礦業(yè)生產(chǎn)的需要，同時(shí)降低市場風(fēng)險(xiǎn)，SolarReserve公司也設(shè)計(jì)了一種光熱光伏互補(bǔ)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的高效運(yùn)營，該設(shè)計(jì)配置了一套裝機(jī)規(guī)模為100MW的光熱系統(tǒng)，同時(shí)其將伴有儲(chǔ)熱時(shí)長達(dá)14個(gè)小時(shí)的熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)，光伏裝機(jī)規(guī)模為75MW。按照該設(shè)計(jì)，光伏可以在每天合適的時(shí)間段提供成本比較低廉的電力，光熱系統(tǒng)將作為基礎(chǔ)負(fù)荷進(jìn)行全天候運(yùn)行，可以達(dá)到協(xié)議滿功率運(yùn)行時(shí)間90%左右，幾乎可以完全使用太陽能作為能源來源來滿足采礦時(shí)的全部電力需要。

而正在建設(shè)目前全球規(guī)模最大槽塔混合光熱發(fā)電項(xiàng)目Noor的摩洛哥在今年也啟動(dòng)了光伏光熱混合發(fā)電項(xiàng)目NoorMidelt的招標(biāo)工作，擬建兩個(gè)集合光熱發(fā)電和光伏發(fā)電技術(shù)為一體的混合發(fā)電項(xiàng)目，其中每個(gè)項(xiàng)目的光熱裝機(jī)在150MW到190MW之間。據(jù)悉，摩洛哥政府之所以選擇開發(fā)光伏光熱混合電站，是希望能夠在白天提供最便宜的電能同時(shí)可以滿足夜晚的用電需求。雖然光伏發(fā)電成本目前更低，但光熱電站在配置長時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)及穩(wěn)定供電方面則更具優(yōu)勢。

目前，德國航空航天中心（DLR）正在開展一項(xiàng)研究，旨在分析光伏發(fā)電和光熱發(fā)電技術(shù)到2030年將呈現(xiàn)何種發(fā)展趨勢。而其先期研究結(jié)果表明，在現(xiàn)有條件下，光熱和光伏相結(jié)合是目前最具前景的太陽能發(fā)電技術(shù)路線。光伏發(fā)電廠直接向電網(wǎng)供電，在用電高峰期，比如夜間，光熱將在夜晚通過儲(chǔ)熱發(fā)揮其優(yōu)勢。即使增加化石燃料補(bǔ)燃也將相對容易可行，成本不會(huì)過高。這個(gè)發(fā)現(xiàn)為光熱光伏混合發(fā)電技術(shù)的未來發(fā)展提供了新的支持。

聚光中溫?zé)崂没驅(qū)⒊蔀槠姹?/strong>

提起光熱利用，許多人首先想到的或許是自家屋頂?shù)奶柲軣崴鳌５拇_，我國目前太陽能熱利用的應(yīng)用領(lǐng)域多為低溫利用，我國也是全球最大的太陽能熱水器生產(chǎn)國和使用國。而本文主要說的光熱發(fā)電則屬于光熱高溫利用，是光熱利用范疇中一種相對高級的應(yīng)用形式。

但光熱利用領(lǐng)域其實(shí)是非常廣的，家用熱水器和光熱發(fā)電都只是眾多光熱利用形式中的一種而已。具體來說，因集熱溫度的不同，太陽能熱利用應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。集熱和供應(yīng)溫度在40-100℃的，稱為低溫?zé)崂?，家用熱水器即屬此列；集熱和供?yīng)溫度在100-400℃的，稱為中溫?zé)崂?。太陽能中低溫?zé)崂?，主要用于供熱和制冷。集熱和供?yīng)溫度在400-800℃的，稱為高溫?zé)崂茫饕糜谔柲軣岚l(fā)電。

下面我們主要聊一下聚光型中溫?zé)崂孟到y(tǒng)。

從工作原理來講，聚光型中溫?zé)崂门c光熱發(fā)電系統(tǒng)一樣，可以用槽式、塔式、碟式和菲涅爾式，可以使用水、導(dǎo)熱油和熔鹽等介質(zhì)，通過熱交換替代其他能源形式。

但從應(yīng)用領(lǐng)域方面來講，聚光型中溫?zé)崂脺囟葏^(qū)間更大，應(yīng)用范圍更廣，也更貼近尋常百姓?？衫锰柲苤袦叵到y(tǒng)提供工業(yè)熱源的領(lǐng)域主要包括：能源、建筑、食品加工、海水淡化、化學(xué)、造紙、木材加工、合成橡膠、紡織和煙草、制冷等，熱能利用方式為水蒸氣或熱空氣為主，主要應(yīng)用溫度集中在120~180℃范圍。

隨著光熱發(fā)電行業(yè)逐步走向規(guī)模化，與其同宗同源的聚光型中溫?zé)崂眯袠I(yè)必然將受到有益影響而獲得前所未有的發(fā)展良機(jī)，而龐大的聚光型中溫?zé)崂妙I(lǐng)域的發(fā)展又可能將帶動(dòng)光熱發(fā)電行業(yè)成本的進(jìn)一步下降。

數(shù)據(jù)顯示，我國工業(yè)能源消耗量占能源消費(fèi)總量的70%以上，而工業(yè)用熱在整個(gè)工業(yè)用能中約占50%。近年來，在造紙、食品、煙草、木材、化工、醫(yī)藥、紡織和塑料八大行業(yè)中，工業(yè)熱水、蒸汽和干燥用能總量約在4.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右，約占工業(yè)用能的20%，如果10%的能源來自于太陽能，則需要3億-4億平方米的集熱器。而粗略計(jì)算來看，首批1.349GW光熱發(fā)電示范項(xiàng)目所需集熱面積僅為1400萬平方米而已。

此外，工業(yè)鍋爐的用能需求更大。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國目前在用燃煤工業(yè)燃煤鍋爐約47萬余臺(tái),每年消耗標(biāo)準(zhǔn)煤約4億噸,約占我國煤炭消耗總量的1/4；排放二氧化碳約占全國排放總量的10%,占全國排放總量的21%。若全國鍋爐都能與太陽能相結(jié)合,一年節(jié)約原煤約4000萬噸,減排二氧化碳約8000萬噸。太陽能產(chǎn)業(yè)的市場總量超過萬億。

2015年11月，國家能源局、國家發(fā)改委、環(huán)保部等七部委聯(lián)合發(fā)布《燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程實(shí)施方案》，規(guī)劃到2018年，推廣高效鍋爐50萬噸，淘汰落后燃煤鍋爐40萬噸，完成節(jié)能改造40萬噸，提高燃煤工業(yè)鍋爐運(yùn)營效率6個(gè)百分點(diǎn)，計(jì)劃節(jié)約4000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

而通過利用太陽能鍋爐以淘汰燃煤鍋爐的思路有不少企業(yè)已經(jīng)開始嘗試并取得了良好效果。例如山東禹城魯銀集團(tuán)便投資96萬元建設(shè)了太陽能集熱系統(tǒng)以替代原有2臺(tái)燃煤鍋爐，每天可將48噸20攝氏度的水升溫到80攝氏度，每年可節(jié)約燃煤300噸以上，減少粉塵排放4.3噸，減少二氧化硫排放2.5噸。該項(xiàng)目每年可節(jié)約蒸汽費(fèi)23萬元，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

國家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所副研究員胡潤青曾表示，隨著太陽能熱利用技術(shù)的進(jìn)步，特別是太陽能中高溫?zé)崂眉夹g(shù)的進(jìn)步，太陽能熱利用的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，從傳統(tǒng)的民用熱水拓展到建筑供暖、工業(yè)熱水、制冷、發(fā)電等更多的領(lǐng)域。太陽能熱利用的應(yīng)用觀念也在發(fā)生著轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的以太陽能為主的熱水系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴柲茏鳛槌Ｒ?guī)能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)能源和輔助能源。

總體說來，聚光中溫?zé)崂玫膽?yīng)用領(lǐng)域和市場空間都相當(dāng)驚人，與光熱發(fā)電一樣，目前成本應(yīng)該是行業(yè)發(fā)展的最大障礙。但由于聚光系統(tǒng)組成相近，光熱發(fā)電行業(yè)啟動(dòng)所帶來的規(guī)?；б嬉矂荼貙酃庵袦?zé)崂眯袠I(yè)帶來一定利好，而這一巨大市場體量的行業(yè)一旦獲得發(fā)展，所帶來的規(guī)?；б鎸⒏?，或?qū)⒎催^來帶動(dòng)光熱發(fā)電行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，如此循環(huán)，一場光熱依靠自身不同利用形式互相促進(jìn)的良性發(fā)展模式有望上演。