光伏发电并不是太阳能唯一的利用方式,它还有一个“太阳能光热发电”的技术途径。光热,全名聚光太阳能热发电。与利用半导体材料将太阳光辐射能直接转换为电能的光伏不同,光热依靠的,是通过各种镜面聚集太阳直射光,加热导热介质,再经过热交换产生高温蒸气,推动汽轮机发电。
我国正加速构建“以新能源为主体的新型电力系统”,作为一种清洁电力以及有效解决新能源发电波动性问题的成熟路径,太阳能热发电(也称光热发电)将扮演重要角色。但在实际发展中,由于政策和市场认知等原因,光热发电的规模却被光伏发电远远甩在身后。
太阳能的能源是来自地球外部天体的能源(主要是太阳能),是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量,人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。我们生活所需的煤炭、石油、天然气等化石燃料都是因为各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来后,再由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
光热发电系统所利用的发电原理与传统电厂并无差别,还是被戏称为“烧开水”的热电套路,这也是光热系统甚至可以直接接入传统发电厂的原因。集热系统是光热发电系统最核心的组成部分。这一环节负责吸收太阳辐射能,对导热介质进行加热,为后续发电提供能量。
光热的发电系统和传统电厂区别不大,除了较为特殊的技术路线外,仍是通过加热水获得高质量的过热蒸汽,推动各式汽轮机发电。具体汽轮机的选择,则和光热系统能够达到的温度有关。虽说在原理上与传统热电厂相同,但由于光热电站所用导热工质是循环使用的,几乎不产生排放,发电过程无疑更加环保。
构建以新能源为主体的新型电力系统,是我国实现碳达峰、碳中和的重要抓手。电力规划设计总院高级顾问孙锐指出,光伏发电和风力发电受气象条件制约,发电功率具有间歇性、波动性和随机性,对电力系统的安全性和供电可靠性造成了诸多挑战。他认为,要构建新型电力系统,对储能容量的需求是巨大的,同时还需要更多具有交流同步发电机特性的灵活调节电源。
2016年9月,国家发展改革委发布《关于太阳能热发电标杆上网电价政策的通知》,核定太阳能热发电标杆上网示范电价为每千瓦时1.15元。随后,国家能源局确定了首批20个太阳能热发电示范项目,总计装机容量134.9万千瓦。示范电价和项目的确定,意味着光热发电在我国正式大规模启动。
通过首批示范项目的建设投产,我国太阳能热发电相关技术与产业均得到快速发展,但在业内看来,我国太阳能热发电产业目前仍处于初期发展阶段,发电装机规模仍然较小,作为一种零碳排放的可再生能源,也往往被政策和市场“忽视”,整个行业仍存在诸多瓶颈。
目前制约我国光热发电可持续发展的主要因素在于相关政策缺乏连续性。国家发改委价格司在批复第一批示范项目的上网电价文件中,仅仅明确了2018年底前并网发电项目的上网电价,使得投资方担心如果不能在2018年底前并网发电,上网电价存在不确定性,投资回报难以保障,故而放弃了项目建设。
“十四五”期间,在风电、光伏装机规模集中、比例迅速提高的地区,可以布局建设一批“光热+光伏/风电”多能互补示范项目,以光热发电作为调峰手段,通过多种能源的有机整合和集成互补,缓解风光消纳问题,促进可再生能源高比例应用。
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