如果采用光伏峰值轉換效率指標衡量,太陽能熱發電的峰值效率最高已達31.25%。
希望國家相關部門能夠出臺分期電價政策,給光熱發電公平發展的機會,出臺積極的扶持政策。
槽式最成熟,塔式最有希望
中國能源報:光熱發電主要有哪些形式?在全球內發展情況如何?
吳玉庭:光熱發電目前主要有槽式、塔式、碟式、線性菲涅爾等4種形式,目前來看槽式發電最成熟,在全球光熱發電裝機中所占比重也最大。根據相關數據,截至今年4月,全球光熱發電裝機為170萬千瓦,其中西班牙為110萬千瓦,美國為50萬千瓦。而在170萬千瓦裝機中,90%以上為槽式發電項目。
槽式之所以最成熟,是因為槽式系統聚光比低(一般為70左右),一般不會發生燒毀、爆管等事故,發生事故風險比較小,但是聚光比低會造成效率低,成本高的劣勢。
從長遠看,塔式是最有希望的技術,因為它具備聚光比和效率較高的優勢。此外,塔式成本降低潛力比槽式大,按照國際能源署等機構的評估報告,在幾種光熱發電形式中,塔式電站成本最終可能降到最低。塔式太陽能熱發電之所以沒有槽式發展快,是因為塔式聚光比高、高溫吸熱傳熱技術難度大,一旦實現技術突破,找到好的技術解決方案,塔式技術將會得到快速發展。
碟式采用模塊式發電系統,一個模塊裝機為25千瓦,需要一個發電機組,要想組成大電站,要由數百個模塊及發電機組組成。碟式太陽能熱發電實現了31.25%的峰值效率,是目前太陽能熱發電最高的峰值效率。目前碟式太陽能熱發電一般采用斯特林發動機作為發電模塊。斯特林發動機成本非常高,而且可靠性低,從而造成碟式太陽能熱發電初投資是槽式太陽能熱發電的2倍多。另外碟式太陽能熱發電目前還無法集成蓄熱,也限制了該項技術的發展和商業化。
線性菲涅爾是近幾年才出現的光熱發電技術,現在已在西班牙建成3萬千瓦左右的示范項目,線性菲涅爾具有聚光成本低的優勢,但其聚光比比槽式還低,一般為30左右,因此其發電溫度更低,一般在300攝氏度左右。
中國能源報:目前最成熟的槽式電站,其成本情況如何?
吳玉庭:在國外一般情況沒有儲熱的話,3—4萬元/千瓦;有儲熱要高一些,如西班牙的7.5小時儲熱槽式電站,其安裝成本為5萬元/千瓦,但是有儲熱的電站發電小時數大幅增加,沒有儲熱的一般為1500-2000小時,儲熱7.5小時的將達到3800-4300小時左右,由此發電效率也更高。
在西班牙、美國等國,槽式發電度電成本為2元/kWh。如果在中國實現產業化,應該比他們更便宜。我們希望產業形成后,通過大規模國產化、批量生產和技術改進,能夠做到初投資2萬元/千瓦以下,折合度電成本為1.1元—1.2元/度;到2020年,可能降到1萬元/千瓦以下,發電成本將降低到0.4—0.7元/度,屆時將形成大規模推廣應用的條件。
中國能源報:相關數據顯示,光伏發電光電轉換效率高達20%以上,而光熱發電僅為13—14%,這是否意味著光熱發電效率不如光伏發電?
吳玉庭:其實并非如此。光熱發電與光伏發電效率的計算方法不同,光伏發電是在實驗室按照標準條件測出的電池片效率,只反映了電池片最高效率,并不是全系統效率。實際上由電池片,到電池組件,再到逆變上網有很多中間環節,會有能量損失,因此光伏發電全系統效率會比電池片效率低很多,另外目前光伏發電一般不跟蹤太陽,造成采光效率隨太陽入射角不同而發生變化,因此太陽能光伏發電系統會隨太陽入射角變化而發生很大變化,太陽能光伏發電系統年平均效率應該遠低于峰值效率,但光伏行業一直未給出電站年平均效率;光熱發電效率反映的是全年平均下來由太陽光到電的全系統全時平均轉化效率,這是年平均效率。如果采用光伏峰值轉換效率指標衡量,太陽能熱發電的峰值效率最高已達31.25%。
我國發展光熱發電基本沒有技術障礙
中國能源報:目前我國建設光熱電站的情況如何?
吳玉庭:我國光熱發電起步較晚,目前僅有些已建或在建的試驗示范項目,尚未實現光熱發電的產業化。如在科技部863項目的支持下,中科院電工所牽頭多家科研單位和企業參與正在北京延慶建設1MW塔式發電示范項目,目前已經完成了鏡場、吸熱器、傳熱蓄熱等主體工程建設,可能將于近期建成發電。
近年來,一些企業開始涉足商業化光熱發電項目。如大唐新能源公司中標了內蒙古鄂爾多斯50兆瓦槽式發電特許權招標項目;中廣核太陽能公司和浙江中控集團將在青海分別建設50MW槽式與塔式發電項目,這兩個項目均已通過了青海省發改委能源局的可研報告評審,具備了動工建設條件。
中國能源報:我國發展光熱發電的技術條件如何?是否已掌握了相關核心技術?
吳玉庭:我國發展光熱發電基本沒有技術障礙。光熱發電所用設備基本都是常規的能源機械設備,生產制造這些設備并不需要高精尖技術,都是中國已掌握的技術,或可以通過科技攻關迅速實現國產化的技術。
事實上,中國還掌握了一些光熱發電核心技術。如北京工業大學通過科技創新,研發了可以完全替代國外導熱油傳熱工質的熔鹽技術。相對于國外的導熱油,這種技術產品成本大幅下降,每噸價格僅為導熱油的1/4(當前導熱油價格為4萬元/噸);使用壽命延長,導熱油由于高溫下容易碳化,壽命僅為3—5年,而熔鹽工質使用壽命長達20年;此外,該產品還具有所需壓力低、傳熱性能好等明顯優勢。
中國能源報:您所說的熔鹽技術目前產業化情況如何?
吳玉庭:這項技術已有實際應用的案例,我們將其應用于我校樓頂上的5千瓦槽式小試項目,數千小時的運行實踐證明其使用效果良好,可以說已具備產業化條件。
我們希望能夠與資金實力雄厚的企業合作,將其應用于裝機規模更大,如數千千瓦的示范裝置上,這樣才能充分體現其科技先進性和競爭優勢。
我們的熔鹽技術雖然尚未真正實現產業化,但是我們相信通過與企業合作,這一技術應該能在一兩年內實現產業化,“十二五”期間能夠應用于示范電站,“十三五”期間能夠在光熱電站廣泛使用。
希望出臺分期電價政策
中國能源報:根據最新的《可再生能源中長期發展規劃》,2015年我國光熱裝機將達到100萬千瓦,2020年為300萬千瓦。對于上述規劃目標,您怎么看?
吳玉庭:在我看來,完成這一目標的壓力不小,因為今年都2012年了,裝機還為0,未來兩三年內能否完成確有難度。不過,如果國家能出臺相關產業刺激政策的話,這一任務目標也許能完成。
至于2020年300萬千瓦的目標,我認為只要“十二五”期間把技術掌握好,并出臺有關產業支持政策,就一定能夠實現。甚至會在批量建設情況下,實現裝機量的巨大突破,有可能翻番到7-8百萬千瓦。
中國能源報:您認為制約我國光熱發電產業發展的瓶頸有哪些?
吳玉庭:最大的障礙是產業發展初期所遭遇的困局。一種新能源技術從研發到產業化,再到形成產業,容易受到其他形式新能源的影響。以太陽能發電為例,光伏發電經過幾十年發展已經形成了產業,其成本已經很低;而光熱尚未形成產業,政府部門也老拿我們和光伏發電比較,說光伏電價格這么低了,不該搞光熱發電。
然而,我認為政府部門應該認識到,光熱發電起步階段和光伏成熟階段的電價水平不具有可比性,費用比它高也是正常現象。如果政府沒有相應扶持政策出臺的話,這一產業永遠不會形成,也不利于整個新能源產業的平衡發展。
中國能源報:您認為應該如何打破光熱發電瓶頸制約,推動我國光熱發電產業快速健康發展?
吳玉庭:首先,希望國家相關部門能夠出臺分期電價政策。如“十二五”期間可給光熱發電一個比較高的電價,到“十三五”電價要壓下來,因為產業已經形成,這對產業發展推動很大。根據現在政策,很多企業投資回報率很低,需要十幾年才能收回成本,風險也大,不敢或不愿投資,這是很重要的一個障礙。應給光熱發電公平發展的機會,出臺積極的扶持政策。
其次,希望光熱發電汲取光伏和風電發展的經驗和教訓。我國發展可再生能源時存在盲目引進、造成核心技術缺失的問題,這對提高整個產業競爭力不利。希望國家能夠出臺支持自主創新的相關政策,掌握核心技術知識產權。