自1950年原蘇聯(lián)設(shè)計世界上第一座太陽能塔式電站并建造一個小型試驗裝置開始，光熱發(fā)電在全球范圍內(nèi)已有近七十年的發(fā)展歷史，截至目前全球光熱發(fā)電總裝機(jī)約6GW。
由于技術(shù)、成本、資源條件等多方面原因，光熱發(fā)電目前仍尚未在全球范圍內(nèi)大規(guī)模部署，上述已建成的光熱電站大部分位于西班牙和美國兩個傳統(tǒng)光熱發(fā)電市場。但隨著可再生能源不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢和光熱發(fā)電技術(shù)的不斷成熟，摩洛哥、中國、南非、阿聯(lián)酋、以色列及沙特等新興光熱發(fā)電市場正在快速崛起。
但是，從成本角度來看，目前光熱發(fā)電的成本相比傳統(tǒng)化石能源和其它可再生能源發(fā)電形式要高得多，那么為何包括美國、中國在內(nèi)的多個國家還在積極開展相關(guān)研究并嘗試將其進(jìn)一步推向商業(yè)化呢?
高度清潔，環(huán)保效益顯著
首先，光熱發(fā)電的綠色清潔能源屬性符合當(dāng)前可再生能源發(fā)展大勢。以我國首座并網(wǎng)投運的大型商業(yè)化槽式光熱電站——中廣核德令哈50MW槽式電站為例，該項目投運后每年可節(jié)約近6萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化碳排放約10萬噸，環(huán)保效益相當(dāng)于造林4200畝。
除了節(jié)能減排，光熱電站對于生態(tài)保護(hù)、減少水土流失也有積極作用。我國科研人員曾對大規(guī)模光熱電站的建設(shè)運行可能對中國西北部干旱和半干旱地區(qū)環(huán)境造成的影響開展過研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一旦光熱電站投入使用后，會對當(dāng)?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生一系列積極的作用，比如減少水土流失等。通過計算機(jī)模擬研究人員發(fā)現(xiàn)，如果將光熱反射鏡場當(dāng)作防風(fēng)林使用的話，可以大大減緩風(fēng)速，減少風(fēng)沙的流動，能夠起到保護(hù)土壤免受侵蝕的作用。
此外，太陽能熱發(fā)電鏡場可以吸收及遮擋太陽光線，可降低地表的水分蒸發(fā)，有利于植物成活和生長。同時聚光鏡的沖洗用水漏入地面后，也可為植物的成長提供一定的水分。
北京兆陽光熱技術(shù)有限公司(簡稱兆陽光熱)自主研發(fā)的HLIACS聚光集熱系統(tǒng)就進(jìn)行了類似設(shè)計，通過鏡場土地改良，同時開展種植、養(yǎng)殖業(yè)。兆陽光熱經(jīng)過多年種植實驗證明，鏡場土地綜合利用在土地環(huán)境改良、種植養(yǎng)殖領(lǐng)域具備巨大潛力。
圖：兆陽光熱技術(shù)體系區(qū)域土地綜合利用圖
從兆陽光熱技術(shù)體系區(qū)域土地綜合利用圖中可以看出，HLIACS鏡場區(qū)域中的相當(dāng)部分面積能夠建設(shè)溫室大棚。通過試驗發(fā)現(xiàn)，鏡面遮光對溫室大棚內(nèi)的普通作物生長影響不大，還能夠省去傳統(tǒng)溫室的遮陽裝置，并且大幅降低管路、電路、信息、監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)成本，更適合發(fā)展高水平設(shè)施農(nóng)業(yè)。
可使沙漠變綠洲的黑科技?
一些海外光熱企業(yè)則在嘗試?yán)霉鉄岚l(fā)電技術(shù)來改造沙漠，并已取得了顯著效果。
2016年10月，由丹麥Aalborg CSP公司負(fù)責(zé)開發(fā)的全球首個專為沙漠農(nóng)場供給清潔能源的商業(yè)化光熱發(fā)電項目在南澳大利亞正式投運，該項目可為沙漠農(nóng)場持續(xù)不斷供應(yīng)再生光熱能源和海水淡化水，確保這座占地面積約20萬平方米的Sundrop農(nóng)場每年可生產(chǎn)約1700萬公斤溫室番茄，幾乎占據(jù)澳大利亞全國西紅柿產(chǎn)能的15%。
2018年5月，由克蘭菲爾德大學(xué)(Cranfield University)牽頭建設(shè)的多用途光熱發(fā)電站項目在埃及投運。該項目總投資2200萬，旨在改造位于埃及Alexandria附近的半沙漠地區(qū)，并為該地區(qū)的工業(yè)工業(yè)設(shè)施與1000余名居民提供穩(wěn)定的水電供應(yīng)，其有效結(jié)合了先進(jìn)的光熱發(fā)電技術(shù)與脫鹽工藝及冷卻裝置設(shè)備，使得在沙漠地區(qū)發(fā)電與生產(chǎn)淡水成為可能。
調(diào)峰和承擔(dān)基礎(chǔ)電力負(fù)荷的能力
光熱發(fā)電尤其是儲熱型光熱電站所具備的調(diào)峰功能和承擔(dān)基礎(chǔ)電力負(fù)荷的潛力同樣極具價值。相比風(fēng)電、光伏等間歇性清潔能源發(fā)電形式，光熱發(fā)電可以通過高性價比儲熱系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定電力輸出，與電網(wǎng)更加和諧。
近年來，隨著西班牙Gemasolar熔鹽塔式電站、美國Solana槽式光熱電站、美國CrescentDunes新月沙丘塔式熔鹽電站等一批儲熱型光熱電站的成功投運，使全球光熱發(fā)電市場迎來又一次發(fā)展高峰，光熱發(fā)電的清潔性和高性價比調(diào)峰優(yōu)勢也開始愈發(fā)受到相關(guān)國家的重視，相關(guān)技術(shù)研發(fā)和商業(yè)化部署步伐也開始逐步加快。
據(jù)CSPPLAZA統(tǒng)計，2018年全球光熱發(fā)電建成裝機(jī)容量新增936MW，其中包括中國新投運的中廣核德令哈50MW槽式光熱示范電站、首航節(jié)能敦煌100MW塔式示范光熱電站、中控德令哈50MW塔式光熱示范電站以及華強(qiáng)兆陽張家口15MW創(chuàng)新型類菲涅爾固態(tài)儲熱太陽能熱發(fā)電站在內(nèi)的80%以上的新增項目均配置了儲熱系統(tǒng)。2019年，全球光熱發(fā)電市場預(yù)計將再次實現(xiàn)新增裝機(jī)規(guī)模的大幅增長，而大部分在建的海外光熱項目以及中國有望年內(nèi)投運的7個、總裝機(jī)400MW的光熱項目也均會配置儲熱系統(tǒng)。
我國2020年底前要在全國范圍基本建立電力輔助服務(wù)市場機(jī)制。在此背景下，可控電源的優(yōu)勢將進(jìn)一步凸顯。根據(jù)國際經(jīng)驗，通常間歇性能源占比越高、靈活性電源需求越多的電力系統(tǒng)，支付的電力輔助服務(wù)成本就越高。當(dāng)前我國電力輔助服務(wù)總費用占總電費比重較歐美等電力市場還有很大差距。這意味著未來的市場空間還非常大。
光熱發(fā)電作為一種優(yōu)質(zhì)的可控電源，因當(dāng)前裝機(jī)規(guī)模過小，尚未引起政策層面的重視。但從電力輔助服務(wù)市場的需求本質(zhì)來看，可控電源的價值必將凸顯。有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來光伏配合儲能，或與火電等可控電源進(jìn)行合作，或?qū)⒊蔀橐环N新常態(tài)。在光伏風(fēng)電等不可控電源被納入電力輔助服務(wù)市場范疇的趨勢下，光熱發(fā)電發(fā)揮其可控優(yōu)勢，提供調(diào)峰等電力輔助服務(wù)，或?qū)楣鉄岚l(fā)電帶來新的市場空間。
良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益
投資額巨大的光熱電站也會為項目所在地帶來較大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
一方面，光熱項目建設(shè)將對鋼鐵、建材、水泥、化工、原材料等市場起到積極的拉動效應(yīng)，而在整體經(jīng)濟(jì)下行的當(dāng)下大量的鋼材和建筑材料需求也將極大消化對應(yīng)產(chǎn)業(yè)的過剩產(chǎn)能。
另一方面，光熱項目開發(fā)也將為項目所在地創(chuàng)造大量的就業(yè)崗位。一座裝機(jī)50MW的商業(yè)化光熱項目施工高峰期需要現(xiàn)場施工人員可高達(dá)800-1000人，項目投運后則可以提供50個左右的長期就業(yè)崗位。
發(fā)展旅游和影視經(jīng)濟(jì)，打造獨特新景觀
中國光熱電站多建于西北地區(qū)，電站場址多為荒漠或戈壁。項目建成以后，極具科技感的外型與荒漠戈壁結(jié)合將形成獨特的人文景觀，可為項目所在地提供一個很好的高科技環(huán)保主題旅游景點，對于傳播清潔能源環(huán)保理念和促進(jìn)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)發(fā)展也都將大有裨益。
已投運的中國首個百兆瓦級光熱電站——首航節(jié)能敦煌100MW塔式熔鹽光熱電站已經(jīng)被列為共青團(tuán)甘肅省委頒發(fā)的實習(xí)見習(xí)基地，首航節(jié)能敦煌一二期項目當(dāng)前正在籌建觀光塔并積極推進(jìn)AAA級景區(qū)的申報，未來將用嶄新的智能+光熱發(fā)電技術(shù)迎接更多國內(nèi)外游客。
光熱電站作為具有顛覆性意義的太陽能電站，因其科技感、科幻色彩等更被諸多影視劇、廣告片選為拍攝場景，如LouisVuitton、MercedesBenz、Ford和Sony的PlayStation等知名品牌都曾選擇西班牙的Gemasolar塔式電站作為廣告片拍攝場景。光熱電站更是出現(xiàn)在《紅海行動》、《撒哈拉奇兵》、《銀翼殺手2049》、《千鈞一發(fā)》等經(jīng)典影片中。
