光熱發(fā)電現(xiàn)狀

2013年，光熱發(fā)電延續(xù)了往年強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，全球新增裝機(jī)90萬千瓦，同比增長36%，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到342.5萬千瓦。2008~2013年期間，全球光熱發(fā)電年均裝機(jī)增長率達(dá)到50%左右。

西班牙以及美國光熱發(fā)電成就突出。截至2013年底，西班牙光熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)230萬千瓦，位居全球首位，但是由于政策變化，西班牙在2013年并無新建項(xiàng)目。美國成為2013年新增裝機(jī)最快的國家。2013年美國新增裝機(jī)37.5萬千瓦，累計(jì)裝機(jī)接近90萬千瓦，在建項(xiàng)目接近100萬千瓦。其他地區(qū)光熱發(fā)電裝機(jī)共計(jì)接近25萬千瓦，包括沙特10萬千瓦、印度5萬千瓦以及中國10萬千瓦。2013年，美國亞利桑那州建成了世界最大的塔式電站———Solana電站(規(guī)模為25萬千瓦)，也是美國第一個(gè)配備儲熱裝置的光熱電站。2014年2月，美國投產(chǎn)了世界規(guī)模最大的光熱電站Ivanpah(采用塔式技術(shù))，裝機(jī)達(dá)到了39.2萬千瓦。

我國光熱發(fā)電剛剛起步，相關(guān)工作進(jìn)展較為緩慢。2011年，大唐新能源中標(biāo)鄂爾多斯5萬千瓦槽式光熱電站，但由于電價(jià)不合理，遲遲未動(dòng)工。各大電力企業(yè)以及投資商紛紛跑馬圈地，但由于政策不明朗，截至2013年底，我國光熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)僅為1.4萬千瓦。雖然有許多項(xiàng)目正在籌備，但考慮政策以及其他因素影響，2013年僅有中控集團(tuán)的德令哈1萬千瓦項(xiàng)目以及其他小型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開工建設(shè)。

2014年，我國有關(guān)部門逐漸重視光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國家發(fā)改委、國家能源局、電規(guī)總院等部門于2月18日組織召開了光熱發(fā)電示范項(xiàng)目電價(jià)政策座談會、4月29日組織召開了光熱發(fā)電示范項(xiàng)目技術(shù)要求即申請報(bào)告大綱征求意見討論會。這兩次會議對推進(jìn)我國光熱發(fā)電示范項(xiàng)目建設(shè)的相關(guān)問題進(jìn)行了重點(diǎn)研討。同年6月6日，國家能源局委托電規(guī)總院以及其他機(jī)構(gòu)對光熱發(fā)電行業(yè)進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果顯示我國90%以上設(shè)備可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。上述舉措被業(yè)界認(rèn)為是光熱發(fā)電啟動(dòng)的重要信號。目前多數(shù)光熱發(fā)電企業(yè)已經(jīng)開始動(dòng)工，光熱發(fā)電有望迎來發(fā)展機(jī)遇。

光熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)展

光熱發(fā)電是可再生能源發(fā)電中的一種新興技術(shù)。根據(jù)聚光及集光的特點(diǎn)，可簡單將其分為四類：碟式、塔式、槽式以及線性菲涅爾式。2013年新增裝機(jī)主要以槽式類型為主，塔式技術(shù)從2014年開始也逐步興起，菲涅爾式以及碟式技術(shù)目前仍處于前期研發(fā)階段。各類型具體介紹及特點(diǎn)見下表。

槽式技術(shù)是目前最為常用的一種發(fā)電技術(shù)。槽式系統(tǒng)采用線聚焦的方式，利用槽式拋物面聚光鏡將太陽光聚焦到集熱真空管上，加熱其中工質(zhì)進(jìn)行發(fā)電。

線性菲涅爾式發(fā)電技術(shù)類似于槽式技術(shù)，只是利用菲涅爾結(jié)構(gòu)的聚光鏡替代了拋面鏡。菲涅爾式集熱系統(tǒng)聚焦比較小，溫度提升有限，效率相比槽式較低，目前應(yīng)用范圍有限。

塔式技術(shù)屬于點(diǎn)聚焦方式，利用眾多定日鏡將太陽輻射光反射并聚集至塔頂?shù)奈掌髦?，加熱其中介質(zhì)進(jìn)行發(fā)電。塔式發(fā)電技術(shù)規(guī)模大、熱損耗小、溫度高以及效率高，是大型光熱電站的重要選擇之一，愈加受到各國重視。

碟式發(fā)電技術(shù)屬于點(diǎn)聚焦方式，利用拋物面鏡將太陽光聚焦到接收器內(nèi)，加熱其中介質(zhì)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。多數(shù)情況下，碟式技術(shù)通常與斯特林發(fā)電機(jī)配套使用，由于略去加熱工質(zhì)這一環(huán)節(jié)，整體發(fā)電效率最高。但由于碟式拋物面鏡較小，功率一般在1～50千瓦左右，適合分布式發(fā)電。

目前我國光熱發(fā)電處于試驗(yàn)階段，但是與國外相比并無明顯差距。我國在部分環(huán)節(jié)已經(jīng)具備了技術(shù)優(yōu)勢，目前欠缺的只是運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。電規(guī)總院調(diào)研結(jié)果顯示，我國光熱發(fā)電領(lǐng)域90%的設(shè)備完全可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，僅高溫熔鹽泵以及導(dǎo)熱油泵等設(shè)備需要進(jìn)口。根據(jù)預(yù)測，若我國光熱發(fā)電能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；l(fā)展，光熱發(fā)電設(shè)備完全可以實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)化。進(jìn)一步提高我國光熱發(fā)電技術(shù)競爭力，目前需要參考國外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我國實(shí)際，制定具有我國自身特點(diǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

光熱發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)濟(jì)性是衡量發(fā)電技術(shù)競爭力的主要指標(biāo)之一。目前世界各國光照資源、地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及其他方面各有差異，各國光熱發(fā)電造價(jià)各有不同，而且其電價(jià)遠(yuǎn)高于煤電電價(jià)。部分機(jī)構(gòu)預(yù)測，未來世界光熱發(fā)電成本具有較大的下降潛力。

國際光熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，主要國家的光熱發(fā)電電價(jià)位于1.11~2.8元/千瓦時(shí)之間，這與各國光照資源、設(shè)備造價(jià)以及技術(shù)水平等因素密切相關(guān)。其中印度與摩洛哥電價(jià)分別低至1.16元/千瓦時(shí)以及1.11元/千瓦時(shí)。國際能源署相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前主要國家光熱發(fā)電造價(jià)為4000~8000美元/千瓦，具體根據(jù)勞動(dòng)力成本、土地成本、技術(shù)、光照資源以及其他因素決定。例如，美國三大典型光熱電站lvanpah電站(13.9萬千瓦)、Solana電站(28萬千瓦~6小時(shí)儲熱)以及CrescentDunes電站(11萬千瓦~10小時(shí)儲熱)的單位千瓦造價(jià)分別為5600美元、7600美元以及9000美元。2013年我國投產(chǎn)的中控德令哈項(xiàng)目，單位千瓦造價(jià)已經(jīng)降至3200美元。

國際能源署研究顯示，光熱電站具有顯著的規(guī)模效應(yīng)。電站裝機(jī)從5萬千瓦增至10萬千瓦，造價(jià)將下降12%(槽式電站)，增至20萬千瓦時(shí)，造價(jià)下降20%。光熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量翻倍后，發(fā)電設(shè)備、輔機(jī)以及電網(wǎng)建設(shè)成本等下降幅度可達(dá)20%~25%?？傮w考慮，2010~2020年期間，光熱發(fā)電成本有望下降30%~40%。

美國能源部設(shè)定目標(biāo)顯示，2015年光熱機(jī)組經(jīng)濟(jì)性可與腰荷燃煤機(jī)組相競爭(電價(jià)為0.1美元/兆瓦時(shí))，2020年?duì)幦∨c基荷燃煤機(jī)組相競爭(0.05美元/兆瓦時(shí))。

我國光熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀

學(xué)習(xí)曲線模型是國際主要機(jī)構(gòu)預(yù)測成本走勢常用的一種方法。目前，國際能源署、美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室、美國能源信息署、德國Fraunhofer實(shí)驗(yàn)室以及我國部分研究機(jī)構(gòu)，均將學(xué)習(xí)曲線模型用于對可再生能源成本的預(yù)測。我們可通過學(xué)習(xí)曲線模型預(yù)測光熱電站成本，并進(jìn)一步分析光熱發(fā)電平準(zhǔn)化發(fā)電成本(LevelizedCostofElectricity，LCOE)。

造價(jià)初始值確定。我國光熱裝機(jī)總規(guī)模較小，數(shù)量也較少(截至2013年總裝機(jī)1.4萬千瓦，共有6座電站)，而且早期電站主要處于探索階段(如八達(dá)嶺光熱示范電站總裝機(jī)0.1萬千瓦，總造價(jià)1.2億元，單位千瓦造價(jià)12萬元)。鑒于此，本文以已建項(xiàng)目造價(jià)為基礎(chǔ)，并考慮其他因素影響，假定2015年光熱發(fā)電造價(jià)為1.8~2.5萬元/千瓦。另外，由于儲熱工質(zhì)類型、儲熱容量以及發(fā)電類型等對光熱發(fā)電造價(jià)影響較大，例如部分企業(yè)配備了15小時(shí)熔鹽儲熱，預(yù)計(jì)造價(jià)達(dá)到4萬元/千瓦，此類特殊情況不予考慮。

裝機(jī)容量及其他參數(shù)確定。太陽能發(fā)展“十二五”規(guī)劃顯示，2015年我國光熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)達(dá)到100萬千瓦，2020年達(dá)到300萬千瓦。根據(jù)目前進(jìn)度，2015年目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)，本文將2015年裝機(jī)設(shè)定為50萬千瓦，并作為初始值進(jìn)行計(jì)算。光熱發(fā)電小時(shí)數(shù)為2500小時(shí)1，貼現(xiàn)率為6.25%，總運(yùn)維成本借鑒IEA研究成果，取值為20%總造價(jià)。

情景設(shè)定。我國光熱發(fā)電剛剛起步，考慮多種因素影響，本文在5%、10%以及15%的學(xué)習(xí)率的情景下分別預(yù)測2020年光熱發(fā)電造價(jià)。

5%學(xué)習(xí)率情景：截至2013年底，我國光熱發(fā)電裝機(jī)僅為1.388萬千瓦，2015年需要達(dá)到50萬千瓦(規(guī)劃為100萬千瓦，本文采用50萬千瓦)，建設(shè)速度較快，學(xué)習(xí)曲線效應(yīng)短期內(nèi)難以快速發(fā)揮，本文暫以5%(0~10%之間)學(xué)習(xí)率予以替代。

10%學(xué)習(xí)率情景：借鑒IEA光熱路線圖研究成果。

15%學(xué)習(xí)率情景：采用更為激進(jìn)的情景。計(jì)算結(jié)果如下表所示。

學(xué)習(xí)率為5%時(shí)，2020年，光熱發(fā)電造價(jià)將降至1.58～2.19萬元/千瓦，LCOE將降至0.67~0.93元/千瓦時(shí);學(xué)習(xí)率為10%時(shí)，光熱發(fā)電造價(jià)將降至1.37~1.90萬元/千瓦，LCOE將降至0.59~0.81元/千瓦時(shí);學(xué)習(xí)率為15%時(shí)，光熱發(fā)電造價(jià)將降至1.18~1.64萬元/千瓦，LCOE將降至0.5～0.7元/千瓦時(shí)。

借鑒IEA研究成果，我國光熱發(fā)電實(shí)現(xiàn)10%學(xué)習(xí)率情景較為樂觀。但2020年光熱發(fā)電相比煤電競爭力仍然較差。努力實(shí)現(xiàn)15%學(xué)習(xí)率情景，需要更加重視發(fā)展速度與規(guī)劃目標(biāo)，從管理、勞動(dòng)者素質(zhì)、加工工藝等多方面努力提升。

積極推進(jìn)我國光熱發(fā)電發(fā)展

光熱發(fā)電是我國可再生能源發(fā)電的重要組成部分。我國雖然對光熱發(fā)電給予了多方面支持，包括技術(shù)研發(fā)、項(xiàng)目示范、電量全額收購等，但未能真正推動(dòng)光熱發(fā)電的發(fā)展。截至2013年底，我國光熱發(fā)電裝機(jī)累計(jì)僅為1.388萬千瓦，實(shí)現(xiàn)2015年100萬千瓦裝機(jī)目標(biāo)的可能性不大，若其他政策措施未能及時(shí)出臺或落實(shí)，2020年300萬千瓦目標(biāo)也將受到影響。為推動(dòng)我國光熱發(fā)電行業(yè)健康發(fā)展，提出建議如下。

明確發(fā)展路線，把握發(fā)展節(jié)奏。2014年光熱發(fā)電利好信號出現(xiàn)之后，光熱發(fā)電相關(guān)企業(yè)數(shù)量逐漸增多，投資機(jī)構(gòu)普遍關(guān)注，均對光熱發(fā)電充滿熱情，若電價(jià)政策能夠明朗，預(yù)計(jì)光熱發(fā)電有望加快。目前我國光熱發(fā)電技術(shù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)缺乏，技術(shù)缺陷暫未充分暴露，目前需要充分吸取光伏與風(fēng)電發(fā)展經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，未雨綢繆，盡快明確發(fā)展路線，制定合理目標(biāo)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)光熱產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

建立公平、公正的比較機(jī)制。成本高是光熱發(fā)電發(fā)展緩慢的主要原因之一。與光伏、風(fēng)電等可再生能源相比，光熱發(fā)電的儲熱優(yōu)勢未在成本比較中體現(xiàn);與煤電相比，排污成本、溫室氣體排放成本以及資源稀缺成本等未在成本中體現(xiàn)。可見未能在同一平臺上進(jìn)行比較，是光熱發(fā)電“成本高”的主要原因之一。建議完善電價(jià)核算機(jī)制，準(zhǔn)確制定輔助服務(wù)電價(jià)，挖掘光熱發(fā)電輔助服務(wù)潛力，發(fā)揮光熱與光伏、風(fēng)電等互補(bǔ)發(fā)展模式優(yōu)勢。

通過多項(xiàng)措施進(jìn)一步降低光熱發(fā)電成本。通過計(jì)算，在15%學(xué)習(xí)率的情景下，2020年光熱發(fā)電仍然難以與煤電相競爭。降低光熱發(fā)電造價(jià)，需要制定合理的規(guī)劃目標(biāo)與年度發(fā)展規(guī)模，不斷提升勞動(dòng)者素質(zhì)，進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)率;以示范電站為依托，推動(dòng)并不斷完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，加快技術(shù)創(chuàng)新;成立戰(zhàn)略聯(lián)盟，凝聚合力，加快相關(guān)技術(shù)國產(chǎn)化進(jìn)程，進(jìn)一步降低成本;在探索過程中，注重經(jīng)驗(yàn)積累，尋求技術(shù)可靠、成本低廉的發(fā)展路徑。

完善促進(jìn)光熱發(fā)電發(fā)展的政策措施。我國光熱發(fā)電處于試驗(yàn)階段，企業(yè)面臨各種風(fēng)險(xiǎn)，前期投資可能難以收回。鑒于此，建議完善保障機(jī)制，相關(guān)部門為企業(yè)承擔(dān)部分投資風(fēng)險(xiǎn);繼續(xù)加大科研基金供給，提高企業(yè)以及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新性以及技術(shù)研發(fā)的積極性;盡快出臺稅收優(yōu)惠、投資補(bǔ)貼以及合理的電價(jià)政策。