2016 年，在國家發(fā)展改革委和國家能源局的共同努力下，我國啟動了首批20 個太陽能熱發(fā)電示范項目，總規(guī)模達1349 MW，標志著我國太陽能熱發(fā)電的商業(yè)化進程開始起步。這20個示范項目中3 個項目已于2018 年年底前建成投產(chǎn)，總裝機量達200 MW，占整批示范規(guī)模的14.8%。這3 個示范項目分別為：青海中廣核德令哈50 MW 槽式太陽能熱發(fā)電站，于2018 年10 月10 日投運;首航節(jié)能敦煌100 MW 塔式太陽能熱發(fā)電站，于 2018 年12 月28 日并網(wǎng)發(fā)電;青海中控太陽能德令哈50 MW 塔式太陽能熱發(fā)電站，于2018 年12 月30 日并網(wǎng)發(fā)電。另外，還有5 個示范項目正加緊建設(shè)，計劃最晚于2020 年6 月底前并網(wǎng)，總裝機量為300 MW，占整批示范規(guī)模的22.2%。這5 個示范項目分別為：中國能建哈密50 MW 塔式太陽能熱發(fā)電站、中國電建共和50 MW 塔式太陽能熱發(fā)電站、內(nèi)蒙古烏拉特中旗100 MW 槽式太陽能熱發(fā)電站、蘭州大成敦煌50 MW 熔鹽線性菲涅爾式太陽能熱發(fā)電站、玉門鑫能50 MW 二次聚光塔式太陽能熱發(fā)電站。

除太陽能熱發(fā)電示范項目外，在國家能源局公布的多能互補集成優(yōu)化示范項目中，魯能海西州格爾木50 MW 塔式熔鹽太陽能熱發(fā)電項目已于2019 年9 月底并網(wǎng)發(fā)電。

在與其他國家合作的太陽能熱發(fā)電項目方面，2018 年上海電氣與ACWA Power 公司合作，成功中標迪拜水電局(DEWA)“一塔三槽”700MW 太陽能熱發(fā)電項目，上海電氣為該項目的聯(lián)合投標方和工程總承包方(EPC)。

通過首批太陽能熱發(fā)電示范項目的建設(shè)，我國建立了太陽能熱發(fā)電全產(chǎn)業(yè)鏈。根據(jù)國家太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟發(fā)布的《2018 年度太陽能熱發(fā)電及采暖技術(shù)產(chǎn)業(yè)藍皮書》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在我國與太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)相關(guān)的行業(yè)數(shù)量如圖1 所示，太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵部件、材料的年產(chǎn)能數(shù)據(jù)如表1 所示。

由圖1 和表1 可知，我國的太陽能產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)覆蓋了太陽能熱發(fā)電的多個環(huán)節(jié)，即我國太陽能熱發(fā)電的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成，但其中的多個行業(yè)類別仍是其他國家占主導(dǎo)地位。例如熔鹽材料方面，智利SQM 公司為全球主要供應(yīng)商;熔鹽吸熱器的供應(yīng)商主要是比利時的CMI 公司;電站系統(tǒng)設(shè)計方面也多以西班牙企業(yè)為主。

01

2015～2021 年我國太陽能熱發(fā)電市場動態(tài)

與所有能源一樣，隨著政策的變化，我國太陽能熱發(fā)電市場的發(fā)展也經(jīng)歷了起伏。在首批太陽能熱發(fā)電示范項目中，只有3 個示范項目在2018 年底投產(chǎn)，而對于逾期投產(chǎn)的示范項目將實施何種電價政策一直懸而未決;至于國家對太陽能熱發(fā)電項目的后續(xù)政策也無明顯跡象。于是，因示范項目培養(yǎng)起來的建設(shè)團隊處于無事可干的狀態(tài)，整個太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)也處于“沉寂”狀態(tài)。行業(yè)內(nèi)參加太陽能熱發(fā)電相關(guān)會議的人數(shù)較前兩年也有所減少，因此，我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了2016 年的熱潮后于2019 年陷入了發(fā)展的低迷期。

2020～2021 年期間，國家首批太陽能熱發(fā)電示范項目將基本劃上句點，面臨“十三五”結(jié)束和“十四五”即將開局的節(jié)點，在多方因素驅(qū)動下，關(guān)于太陽能熱發(fā)電的相關(guān)規(guī)劃、政策將逐步明晰;如果相關(guān)激勵政策出臺，2022 年將是太陽能熱發(fā)電大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的起始年。

2015～2021 年我國太陽能熱發(fā)電市場的動態(tài)情況為：

1) 2015 年，國家能源局啟動首批太陽能熱發(fā)電示范項目的申報工作，市場進入準備階段;

2) 2016 年，國家發(fā)展改革委和國家能源局分別公布了示范項目名單和電價，市場開始啟動;

3) 2018 年，少數(shù)示范項目建成，并不斷進行調(diào)試;

4) 2019 年，是我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為困難的一年，主要原因在于針對延期投產(chǎn)項目及未來項目的政策尚不明朗;

5) 2020 年，太陽能熱發(fā)電技術(shù)基本成熟，對于成本下降空間和降低成本的方式較為了解;

6) 2021 年，產(chǎn)業(yè)內(nèi)部將不斷降低成本，外部將多方爭取政策方面的支持，產(chǎn)業(yè)蓄勢待發(fā);

7) 2022 年，將是我國太陽能熱發(fā)電大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的起始年。

02

2019 年我國太陽能熱發(fā)電發(fā)展最困難時期的原因分析

1) 只有極小部分示范項目建成(3/20)，導(dǎo)致社會各層面對太陽能熱發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)疑;

2) 關(guān)于延期投產(chǎn)示范項目電價的政策未出臺，造成未開工項目融資困難;

3) 由于建成的項目仍處于調(diào)試期，尚無電站連續(xù)運行12 個月后的發(fā)電量數(shù)據(jù)，導(dǎo)致出臺第二批示范項目電價政策的依據(jù)不足;

4) 由于國家未公布明確的電價機制，金融機構(gòu)、央企、國有企業(yè)的投資受到較大約束，整個太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)缺少現(xiàn)金流;

5) 已建成項目的工程建設(shè)方在無新開工項目時仍需維持昂貴的人員費用，壓力巨大;

6) 央企投資的大部分項目還未建成，比如，中國能建哈密50 MW 塔式太陽能熱發(fā)電站、中國電建共和50 MW 塔式太陽能熱發(fā)電站、內(nèi)蒙古烏拉特中旗100 MW 槽式太陽能熱發(fā)電站等項目，這些項目預(yù)計在2019 年底才能建成，導(dǎo)致2019 年國家投資的項目整體發(fā)聲不足。上述原因?qū)е?019 年成為我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)自國家啟動首批太陽能熱發(fā)電示范項目并給予標桿電價以來發(fā)展最困難，也是最困惑的一年。

03

2020 年我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的主要事件預(yù)測

2020 年是“十三五”結(jié)束，“十四五”開始的年份。在這一年，我國已投產(chǎn)及處于調(diào)試的首批太陽能熱發(fā)電項目與多能互補項目將達到550 MW。根據(jù)國際上太陽能熱發(fā)電站的投產(chǎn)經(jīng)驗及對各示范項目業(yè)主的調(diào)研，截至2020 年底，這些電站預(yù)計將全部可以達到設(shè)計發(fā)電量。首批多能互補集成優(yōu)化示范項目中的魯能海西州格爾木50 MW 塔式熔鹽太陽能熱發(fā)電項目將在2020 年顯示出調(diào)峰功能，這將引起電力行業(yè)很大的興趣，青海附近也將興起一批太陽能熱發(fā)電站的建設(shè)，為青海成為可再生能源電源基地提供支撐。

以風(fēng)電和光伏發(fā)電為主的新能源電力已成為我國第二大電源。然而，高比例的可再生能源電力接入電網(wǎng)給能源轉(zhuǎn)型中的電力系統(tǒng)帶來了重大技術(shù)挑戰(zhàn)，面臨的問題包括風(fēng)能、太陽能資源的波動性和隨機性，以及風(fēng)電、光伏發(fā)電設(shè)備的低抗擾性和弱支撐性，因此，風(fēng)電、光伏發(fā)電的高效消納和安全運行等將是我國新能源電力系統(tǒng)長期面臨的重大挑戰(zhàn)。而太陽能熱發(fā)電是集發(fā)電和儲能為一身的可再生能源發(fā)電方式，其具有電力輸出穩(wěn)定、可靠、調(diào)節(jié)靈活的特性，可提供可靠的電力保障，即100% 參與電力平衡，不需要額外配備儲能設(shè)備，能夠解決目前風(fēng)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)面臨的消納與安全運行問題。

04

2022 年將成為我國太陽能熱發(fā)電大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的起步年份的基本判斷

1) 經(jīng)過2 年左右的性能爬坡期及經(jīng)驗積累，預(yù)計到2022 年，并網(wǎng)的太陽能熱發(fā)電示范項目的年發(fā)電量將達到設(shè)計值，裝備和運維技術(shù)也將逐步成熟，可為后續(xù)電價的出臺提供基本依據(jù)，為民眾和決策者提供信心;

2) 已投運的電站全天候24 h 連續(xù)發(fā)電的優(yōu)勢，讓人們從實際應(yīng)用中看到了帶有儲能功能的太陽能熱發(fā)電站的運行優(yōu)勢。

3) 度電成本大幅降低。國家太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟于2013 年組織編制的《中國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)政策研究報告》對太陽能熱發(fā)電電價的預(yù)測與當前我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的實際發(fā)展情況吻合度很高。據(jù)此報告預(yù)測，到2021 年，我國太陽能熱發(fā)電的度電成本(LCOE) 在0.65～0.76 元/kWh 之間[2]。度電成本的降低將極大促進我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)商業(yè)化的開展。

4) 強大的“國家隊”集體發(fā)聲。2021 年，國家投資的太陽能熱發(fā)電項目將集體達標，屆時中廣核、中國能建、中國電建、中船重工等央企項目運行，會帶動更高地啟動下一批太陽能熱發(fā)電項目的呼聲。首航節(jié)能和中控太陽能的熱發(fā)電站運行達標后可能會出售給央企，屆時電站業(yè)主的主流將全部變?yōu)閷嵙驮捳Z權(quán)強大的國企、央企。

5) 隨著光伏發(fā)電的裝機量猛增，預(yù)計其每年的裝機量都會超過43 GW，電網(wǎng)的凈負荷曲線，即“鴨型曲線”( 實際電力需求與供給量之間的曲線變化，反映了峰值需求與可再生能源生產(chǎn)之間的時間不平衡) 的曲率會日益明顯，需要縮小供需差距，而帶有儲能功能的太陽能熱發(fā)電站可以改善“鴨型曲線”。目前，摩洛哥和阿聯(lián)酋已成功實施了裝機規(guī)模為500～950 MW 的“光伏發(fā)電+ 太陽能熱發(fā)電”混合電站，二者都充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢。

05影響我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的幾大因素

影響我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素主要包括：國家宏觀政策、能源生產(chǎn)與消費革命、其他可再生能源電力的聯(lián)合發(fā)展、與自身產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)的關(guān)系、能源的梯級利用帶來的效率和成本優(yōu)化。

國家宏觀政策

公用事業(yè)規(guī)模的光伏發(fā)電成本極其低廉，僅次于陸上風(fēng)電。光伏發(fā)電的度電成本上限為43～53 美元/MWh。太陽能發(fā)電增長了3000 萬t油當量，僅低于風(fēng)電(3200 萬t 油當量)，并貢獻了超過40% 的可再生能源增長。圖3 為2018年全球各類能源的消費情況，從圖中可看出，在全球范圍內(nèi)，亞太地區(qū)的可再生能源發(fā)展最快，其中中國的貢獻最大。我國在宏觀政策層面對可再生能源的支持力度是不言而喻的。

能源生產(chǎn)與消費革命

自2015 年起，可再生能源的新增裝機量首次超過化石能源的新增裝機量，且可再生能源裝機量超過了所有化石能源發(fā)電的裝機量總和，全球電力系統(tǒng)發(fā)生了結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變。由于太陽能資源的廣泛性，其在我國電力結(jié)構(gòu)中具有舉足輕重的地位。圖4 為我國電力結(jié)構(gòu)中各種能源貢獻的現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢，從圖中可知，未來太陽能的貢獻最大。

其他可再生能源電力的聯(lián)合發(fā)展

太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)由于帶有儲能裝置，因此其可與風(fēng)電和光伏發(fā)電組合，以增加可再生能源電力的上網(wǎng)比例。

根據(jù)中國電力科學(xué)研究院新能源研究所的研究成果，風(fēng)電和光伏發(fā)電與太陽能熱發(fā)電相結(jié)合的發(fā)電方式，可顯著降低電站的棄風(fēng)、棄光率。表2 為電力系統(tǒng)中棄風(fēng)、棄光率，以及太陽能熱發(fā)電站與風(fēng)電和光伏發(fā)電結(jié)合后的棄風(fēng)、棄光情況。從表中的數(shù)據(jù)可以看出，當400 MW 的風(fēng)電裝機量與200 MW 的光伏發(fā)電裝機量及50 MW的太陽能熱發(fā)電裝機量相配合時，其外送通道容量占比較單一的風(fēng)電或光伏電站有大幅提高，棄風(fēng)、棄光率也有大幅下降。

目前，全球已實施和正在實施的“光伏發(fā)電+ 太陽能熱發(fā)電”項目中，摩洛哥總裝機量為580 MW 的Noor Ouarzazate 項目為全球最大。該項目的第1 期Noor 1 槽式太陽能熱發(fā)電站(160MW) 已于2016 年開始運行，第2 期 Noor 2 槽式太陽能熱發(fā)電站(200 MW) 及第3 期Noor 3 的塔式太陽能熱發(fā)電站(150 MW) 先后于2018 年并網(wǎng)。

摩洛哥Noor Midelt“光伏發(fā)電+ 太陽能熱發(fā)電”項目的第1 期總裝機量為825 MW，其中包含300 MW 的太陽能熱發(fā)電及525 MW 的光伏發(fā)電。Noor Midelt 項目的第2 期也同樣將采用此發(fā)電形式，并已于2019 年7 月9 日發(fā)布了招標公告，Noor Midelt 項目兩期的總裝機量高達1030 MW。

迪拜太陽能主題公園項目由迪拜水電局(DEWA) 實施，總投資達33 億美元。該項目的電量結(jié)構(gòu)采用“光伏發(fā)電+ 太陽能熱發(fā)電”方案，總裝機量為1100 MW，其中包括1 座100 MW的塔式太陽能熱發(fā)電站和3 座200 MW 的槽式太陽能熱發(fā)電站，太陽能熱發(fā)電總裝機量為700MW，每座太陽能熱發(fā)電站均配置11～15 h 的儲熱系統(tǒng)。在電量結(jié)構(gòu)中，太陽能熱發(fā)電的占比為88%，光伏發(fā)電的占比為12%。電價體現(xiàn)了太陽能熱發(fā)電的儲能調(diào)峰優(yōu)勢和價值：在為期7 個月的夏季時間段的10:00～16:00，購電方收購的太陽能熱發(fā)電電價為29 美元/MWh，在其他時間段的電價為92 美元/MWh。

魯能集團實施的海西州多能互補集成優(yōu)化示范工程是國家能源局于2017 年1 月25 日公布的首批23 個多能互補集成優(yōu)化示范工程之一[8]。該項目包括50 MW的太陽能熱發(fā)電、200 MW的光伏發(fā)電、400 MW 的風(fēng)電及50 MWh 的磷酸鐵鋰電池儲能電站，項目已于2019 年9 月全部完成。

該項目中采用的技術(shù)可對風(fēng)電、光伏發(fā)電、太陽能熱發(fā)電、儲電等組合方案進行實時柔性控制和智能調(diào)控，能最大限度地減少棄光、棄風(fēng)率。華源電力有限公司、綠巨人新能源有限公司和張北縣瑞凱新能源有限公司共同實施開發(fā)的張家口張北縣風(fēng)光熱儲輸多能互補集成優(yōu)化示范項目也屬于國家能源局的首批多能互補集成優(yōu)化示范工程之一，工程總裝機量為475 MW，包括50MW 的太陽能熱發(fā)電、250 MW 的光伏發(fā)電及25MWh 的蓄電池儲能電站。

與自身產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)的關(guān)系

隨著2016 年我國啟動太陽能熱發(fā)電示范項目建設(shè)，太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成，截至目前，該產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成熟。圖5 和圖6 為民營企業(yè)、央企和國企在太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈上的分布情況。從圖中可以看出，我國各類企業(yè)側(cè)重點不同，但民企、央企和國企的結(jié)合構(gòu)成了我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)完整的產(chǎn)業(yè)鏈，這個鏈條為我國的太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了至關(guān)重要的基礎(chǔ)，是國家啟動首批太陽能熱發(fā)電示范項目的重大成果。未來在更多項目的拉動下，在這些已經(jīng)形成的基礎(chǔ)上，我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會更加迅猛，會使度電成本下幅度更大。鏡場在太陽能熱發(fā)電站投資中的占比近50%，因此未來太陽能熱發(fā)電站度電成本下降的突破口在于聚光器的總體設(shè)計，主要包括降低用鋼量和降低傳動成本兩方面。

能源的梯級利用帶來的效率和成本優(yōu)化

將太陽能熱發(fā)電的余熱用于采暖及海水淡化可大幅提高太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的綜合能源利用效率。將我國采暖負荷區(qū)與太陽能資源情況進行對比可以發(fā)現(xiàn)，太陽能資源豐富地區(qū)一般也是冬季需要進行采暖的地區(qū)。

在太陽能海水淡化方面包括太陽能熱發(fā)電的電水聯(lián)產(chǎn)，美國能源部(DOE) 啟動了 2100 萬美元的科技項目支持太陽能海水淡化，旨在加快太陽能熱發(fā)電海水淡化技術(shù)的創(chuàng)新突破，降低海水淡化的成本，將大容量、低鹽度的海水淡化處理成本降至0.5 美元/m3。項目的具體內(nèi)容包括4 方面：

1) 太陽能熱發(fā)電海水淡化技術(shù)創(chuàng)新;

2) 低成本的;太陽熱能收集和存儲技術(shù);

3) 集成的太陽能熱發(fā)電海水淡化系統(tǒng);

4) 太陽能熱發(fā)電海水淡化過程中分析工具的開發(fā)。以上研究對推動太陽能熱發(fā)電的電水聯(lián)產(chǎn)技術(shù)進步有明顯推動作用。

06結(jié)論

通過首批太陽能熱發(fā)電示范項目的建設(shè)，我國建立了太陽能熱發(fā)電的全產(chǎn)業(yè)鏈。然而由于逾期投產(chǎn)的示范項目將實施的電價政策，以及國家對于太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的后續(xù)支持政策一直懸而未決，導(dǎo)致整個太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)處于“沉寂”狀態(tài)，2019 年成為我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的低迷期。我們期待在多方因素驅(qū)動下，關(guān)于太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)規(guī)劃、政策能夠逐步明晰;如果相關(guān)激勵政策出臺，2022 年將是我國太陽能熱發(fā)電大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的起始年。

未來非水可再生能源發(fā)電裝機量占高比例的電力系統(tǒng)必須要有更多可靠、靈活的電源和儲能電站提供電力保障。太陽能熱發(fā)電是集發(fā)電和儲能為一體的可再生能源發(fā)電方式，其可與風(fēng)電和光伏發(fā)電組合，以解決目前大規(guī)模風(fēng)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)帶來的消納和安全運行問題。希望政府相關(guān)職能部門能夠關(guān)注太陽能熱發(fā)電的電力品質(zhì)，充分發(fā)揮太陽能熱發(fā)電站作為調(diào)峰電源且兼具儲能功能的優(yōu)勢，盡快出臺相關(guān)的支持政策。

免責聲明：本網(wǎng)轉(zhuǎn)載自其它媒體的文章，目的在于弘揚科技創(chuàng)新精神，傳遞更多科技創(chuàng)新信息，宣傳國家科技政策，展示國家科技形象，參與國際科技輿論競爭，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責，在此我們謹向原作者和原媒體致以崇高敬意。如果您認為本網(wǎng)文章及圖片侵犯了您的版權(quán)，請與我們聯(lián)系，我們將第一時間刪除。