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光热发电继风电光伏后第三个科技神话

发布时间:2019-11-21 14:24:13 编辑:笔名

光热发电继风电、光伏后第三个科技神话

最近国家能源局副局长吴吟在公开场合讲话指出,十二五期间,太阳能可能呈现出类似风能在十一五期间的高速发展态势。北京工业大学教授马重芳表示,光热发电是可再生能源领域继风电、光伏发电之后的第三个科技神话。

而目前光热发电产业现状如何?光热发电能够向风电的发展寻求那些精神财富?科技部首席科学家黄湘接受了采访。

风电为光热发电提供镜鉴

黄湘表示,化石能源发电是一种可控的发电形式,而可再生能源的发电,绝大多数是不可控或有条件可控的发电形式。风力发电的历史对太阳能利用提供了很多参考。

黄湘指出,风电就是一种典型的不可控发电形式,用风力发电只完成了工作的一半,风电输出功率随风力的变化而变化。电的接纳是有限度的,随着风力发电装机容量的增加,电的消纳将越来越难。这两年全国风电运行小时数不断下降,就是不得已弃风造成的,这种状态会由于风电装机容量的增大而越来越严重。近来,气象预测法提高风电并规模,风光电互补的形式和分布式等技术的应用,就是为了解决风电无序上的难题。但是,这些都无法从根本上解决大规模风电上的境况。一些有识之士也提出采用风电压缩空气储气的方式,用来调整风电的波动,使风电上比例进一步增加。

黄湘认为,将来太阳能发电普及了,这一困难也会出现。因为太阳能发电过程输出负荷和电负荷的波形基本吻合,即电出现最大负荷时,也是太阳能发电的最大输出负荷时间。因此,如果太阳能光伏发电和热发电的发展规模类似当前的风电时,电对太阳能发电的容纳程度会大大高于风电;其次,太阳能的利用要解决连续发电问题,即晚上如何发电,太阳能热发电通过储热和延时利用,将白天的太阳能用于夜晚发电,这就是近10年国际上和中国正在积极技术攻关的难题。国际上在中小型机组上应用已经成功了,中国要加紧努力。

这种储热延时发电的技术,在热电转换过程中是效率最高的发电形式,与电能压缩空气转换、抽水蓄能等相比,具有更高的转换效率和更低的制造和运行成本,这一点决定了太阳能热发电具有的研究价值。黄湘强调说。

太阳能储能发电的最佳形式

最佳的太阳能储能发电形式尚未被证实,现阶段大家正在探索和寻找。黄湘介绍说,要解决储能和发电的最佳结合,研究重点要放到发电介质上,目前蓄热介质有蒸汽、导热油和熔融盐等,而储能采用蒸汽成本太高,技术上已证明是不经济的。全球各地的太阳能电站实验过各种形式,比如以蒸汽为介质的无蓄热发电,导热油为介质的无蓄热、少蓄热发电,熔融盐为介质的大容量蓄热发电。其中采用熔融盐蓄热的有西班牙Andasol1电站可储热7.5小时发电量,意大利Archimede和西班牙Andasol电站可储热15小时发电量,目前均已经投入运行,后两座电站可连续24小时发电。

但是,目前用于太阳能热发电的熔融盐,在运行温度范围内,常温下为固体,到达一定温度(如200度左右)成为液体,这就给电站运行带来了安全隐患,我们需要找到液态熔点更低的熔融盐,国内学者已经研究出熔点接近100度的熔融盐。最佳的介质是在常温下就是液体,工作温度范围和常压下不发生气化,同时单位储热量要大,导热性能要好,流动性要好。这些条件对材料来讲太苛刻,但这样的蓄热介质才是太阳能热发电的最佳储热介质,现代科技发展很快,万一实际环境中没有或制造不出这样的介质,我们仍希望有更接近这些条件的新材料被发现

太阳能热发电成本的降价空间

太阳能热发电产业实现大规模商业化后,上电价将有较大幅度下降,并逐步接近现行风电标杆电价。黄湘指出:光热发电的成本决定了其前途。

按照科技部的规划,2011年底将验收1兆瓦实验电站及研究基地。技术可行性得到证实之后,将逐步在2015年建设10兆瓦~100兆瓦示范电站,在2020年建成荒漠地区100兆瓦~1000兆瓦商业实用电站。如实施顺利,预计2020年后,光热发电开始规模化建设。

去年国际能源署(IEA)发布了聚光型太阳能热发电(CSP)路线图报告,预计到2050年CSP能够满足全球11.3%的电力需求,其中9.6%来自太阳能热发电。

黄湘指出,任何一种可再生能源发电形式的成本都有其极限值,不同发电方式的极限值是不同的。根据研究,风力发电形式的极限成本最低,光热发电站建设成本则相对较高,这是因为风能和太阳能的能流密度接近,但风力发电单位千瓦钢材耗量是常规火电站的1.5倍,而光热发电是8倍。因此,光热发电的极限成本肯定不可能低于风电。但是,如果考虑到光热发电的储热能力及负荷输出特性,其成本优势将会体现出来。

另一方面,任何可再生能源发电初期阶段,其成本都较高,随着时间,效率会进一步提高,成本会逐步下降,国外预测光热发电每年的成本降幅约6%。目前,风电和太阳能光伏发电国内都经历了10年以上发展,单位千瓦造价才达到目前的程度。黄湘表示:虽然目前光热发电的单位造价较高,但成本下降空间大,一旦光热发电产业步入正轨,且实现规模化、商业化发展后,建设成本将会到达合理程度。

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