“中國在新能源產(chǎn)業(yè)可能會有一個戲劇性的發(fā)展。”北京工業(yè)大學(xué)傳熱強化與過程節(jié)能教育部重點實驗室及傳熱與能源利用北京市重點實驗室主任馬重芳教授發(fā)出這樣的感慨。馬教授認(rèn)為，目前，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電都已經(jīng)形成了較大的規(guī)模，其發(fā)展上已經(jīng)塵埃落定。與此不同的是，同是太陽能利用，中國至今還沒有一個太陽能熱發(fā)電示范項目落成。盡管如此，幾個與之相關(guān)的跡象仍應(yīng)該引起關(guān)注。一個是2009年7月24日，中國科技部部長萬鋼在《人民日報》發(fā)表了題為《五項新能源技術(shù)特別值得關(guān)注》的報告，報告中提到五項值得特別關(guān)注的新能源技術(shù)，其中將太陽能熱發(fā)電技術(shù)列在首位；第二個是2009年 7月，以德國企業(yè)為主的12家大型公司在德國慕尼黑簽署備忘錄，計劃投資4000億歐元，在撒哈拉沙漠建設(shè)世界最大的太陽能熱發(fā)電項目（2億千瓦）。該計劃將于2020年實行并網(wǎng)發(fā)電。屆時將通過新型高壓電網(wǎng)從撒哈拉沙漠向歐洲輸送電力，從而滿足歐洲15％的電力需求。
從各方來看，太陽能熱發(fā)電正在受到國內(nèi)、外前所未有的重視。太陽能熱發(fā)電必將迎來快速發(fā)展階段。
太陽能光熱技術(shù)適合中國
“只要把全世界的沙漠地帶用上1%，就可以解決全球的電力需求。”馬重芳指出發(fā)展太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)意義重大。
當(dāng)前，國際上，太陽能熱發(fā)電電站主要以集中式的大型電站為主。但是，“未來太陽能熱電聯(lián)供是非常重要的技術(shù)方向。”馬教授說，太陽能熱發(fā)電與其他形式的能量不同，它不僅可以發(fā)電，還可以為人們供熱，熱能的利用將大大提高太陽能的利用效率。在撒哈拉大沙漠可能不需要太陽提供熱能，只需要利用其豐富的陽光資源進行發(fā)電，但是在中國的很多地區(qū)，如果采用太陽能熱電聯(lián)供方式，同時提供熱能與電能，對當(dāng)?shù)氐木用駥⒏佑幸饬x。“比如西藏地區(qū)，由于氣候寒冷，當(dāng)?shù)鼐用癫粌H需要供電，還需要供熱。”
目前，在全球已經(jīng)有73.6萬千瓦太陽能熱發(fā)電的應(yīng)用。主要分布在美國、西班牙、伊朗等。太陽能熱發(fā)電在建項目有208萬千瓦，計劃建的有1756.6萬千瓦。今年5、6月份中國也將會在內(nèi)蒙古進行第一個國內(nèi)太陽能熱發(fā)電項目的招標(biāo)。
“盡管太陽能熱發(fā)電在中國剛剛起步，發(fā)展也落后國外十幾年，但可以預(yù)見，太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)要真正發(fā)展起來非中國莫屬。”馬教授肯定地說，“首先，中國是一個能源非常緊張的國家，對能源的需求和改善有很強地迫切性。其次，中國有大片的沙漠、半沙漠區(qū)域地帶可以為這個產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供良好的發(fā)展空間。值得一提的是，世界上也只有中國才能把制造業(yè)低成本的優(yōu)勢發(fā)揮極致，這些都是太陽能熱發(fā)電大發(fā)展的必要條件。”
一個產(chǎn)業(yè)的崛起，首先是成本的降低。適用于太陽能熱發(fā)電的土地成本的廉價性將直接降低這個產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)成本。在中國，內(nèi)蒙古、甘肅等沙漠地帶的土地，幾乎沒有任何商業(yè)投資價值，卻為太陽能熱發(fā)電的推行提供了很好的發(fā)展空間。所以，太陽能熱發(fā)電在中國是最有可能發(fā)展起來的。
“在一些土地資源緊張的地方，太陽能熱電聯(lián)供也仍然有非常大的發(fā)展前景。在東部沿海地帶，太陽能熱水器行業(yè)發(fā)達(dá)，太陽能熱電聯(lián)動可以使其整個產(chǎn)業(yè)得到升級。”馬教授說。
儲能的解決是其最大優(yōu)勢
目前，在可再生能源領(lǐng)域，儲能技術(shù)一直是急需解決的問題。風(fēng)電、光伏的儲存從來都是其并網(wǎng)的最大障礙。但是，太陽能光熱發(fā)電卻已經(jīng)擁有很成熟的儲能技術(shù)解決方案。這也是未來太陽能熱發(fā)電有望趕超其他能源方式的最大優(yōu)勢。
“太陽能熱發(fā)電不是儲存電，而是儲存熱能，這是一個最大的優(yōu)勢。”馬教授說。
“蓄能問題是新能源的最大問題，太陽能熱發(fā)電能夠做到低成本大規(guī)模儲存能量。”馬教授說，很多人沒有意識到儲能的重要。其實，美國提出智能電網(wǎng)，最關(guān)鍵需要解決的問題就是能量儲存。如風(fēng)力、太陽能、生物質(zhì)都存在如何儲能的問題。電能的儲存做到幾十、幾百千瓦還可以達(dá)到，很難想象可以做到大規(guī)模的。否則，其儲電成本將會極高，壽命也不會很長。太陽能熱發(fā)電則是將熱能儲存起來，到需要的時候可以提供電力。
采用儲熱技術(shù)可以實現(xiàn)大規(guī)模太陽能熱發(fā)電站的儲能問題。如西班牙的一個5萬千瓦槽式太陽能熱發(fā)電站，只用了兩個高14米、直徑達(dá)35米長的罐子儲存了近3萬噸熔鹽，就可以保證溫度達(dá)到500度以上，而500度的溫度就非常容易轉(zhuǎn)化為電能。西班牙、美國等在建的太陽能熱電站中相當(dāng)一部分均采用熔鹽進行蓄熱。根據(jù)國外的研究表明，采用蓄熱技術(shù)后不僅可以使電站為電網(wǎng)輸送穩(wěn)定的高品質(zhì)電能，而且能夠顯著降低單位發(fā)電量成本。任何發(fā)電方式成本都應(yīng)該分發(fā)電設(shè)備成本與儲能設(shè)備成本。所以光熱發(fā)電與其他方式對比后，太陽能熱發(fā)電成本與效率更具發(fā)展優(yōu)勢。
“值得慶幸的是，我們自主研發(fā)掌握的熔鹽蓄熱技術(shù)在國際上都是領(lǐng)先的。”馬教授說，在北京工業(yè)大學(xué)的能源實驗室里，熔鹽蓄熱技術(shù)已經(jīng)突破，并且已經(jīng)具備了產(chǎn)業(yè)化的條件。
“我們對熔鹽的組分進行了80多種的配方。并對它的高溫的熱物理性質(zhì)，比熱、熔點、導(dǎo)熱系數(shù)、粘度等性質(zhì)都做了實驗的測定，進行了蓄熱熔鹽配方的優(yōu)選。由于這些測定的難度很大，目前在國際上都沒有相關(guān)的數(shù)據(jù)，而我們已經(jīng)全部掌握了，并很精確地得出主要參數(shù)。比如，溫度在400-500度，熔鹽流動的傳熱系數(shù)，用什么樣的泵去傳輸它，怎樣防止熔巖的固化，熔鹽的傳熱系數(shù)與其它的液體的傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)，這些工作在國際上都處于國際先進水平。目前我們正在針對不同的太陽能熱發(fā)電技術(shù)和形式，開發(fā)不同的混合熔鹽。”相關(guān)數(shù)據(jù)一經(jīng)發(fā)表，就引起了國內(nèi)、外的重視，國外及臺灣清華大學(xué)專家就曾多次就此研究專程到北京工業(yè)大學(xué)訪問。
目前，熔鹽傳熱蓄熱設(shè)備已經(jīng)完全可以國產(chǎn)化，為產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展打好了基礎(chǔ)。這也是太陽能熱發(fā)電的最大優(yōu)勢。
誰將掘起第一桶金？
目前，我國對風(fēng)電上網(wǎng)實行了風(fēng)電標(biāo)桿電價，光伏也有著大手筆的“金太陽”補貼，而據(jù)記者了解，盡管同屬太陽能利用，但太陽能熱發(fā)電并不在“金太陽”補貼范圍之內(nèi)，這成為我國發(fā)展這個項目的最大障礙。“收購性的補貼對于這個行業(yè)還是杯水車薪，必須要有更大的資金投入，才能加快這個行業(yè)的發(fā)展。”馬教授呼吁說。
“太陽能熱發(fā)電核心技術(shù)是成熟的，中國的太陽能熱發(fā)電正在往前追。”馬教授說。
據(jù)了解，目前，太陽能熱發(fā)電普遍采用槽式、塔式、碟式、線性條形等四種方式。美國于二十年前建造了9個槽式太陽能熱發(fā)電商業(yè)化電站，迄今發(fā)電總?cè)萘繛?54MW，到2006年為止，該電站已成功運行17年，累計發(fā)電15×109KWh，售電收入20億美元，回收全部投資后還獲利8億美元。 碟式系統(tǒng)在德國、美國、日本等國都有示范電站，而且運行良好，有7萬多小時的連續(xù)成功運行經(jīng)驗。2007年、2009年西班牙11兆瓦PS10和20MWPS20塔式太陽能電站相繼建成并開始供電，同時在西班牙4個5萬千瓦的槽式太陽能熱發(fā)電電站也相繼建成并網(wǎng)發(fā)電。
現(xiàn)在，用“山雨欲來風(fēng)滿樓”形容當(dāng)前中國太陽能熱發(fā)電市場尤為貼切。一些敏感的、聰明的企業(yè)家已經(jīng)將投資目光轉(zhuǎn)向這個行業(yè)，這有可能帶動整個國內(nèi)太陽能市場結(jié)構(gòu)一個大的改變。目前，包括華電在內(nèi)的眼光敏銳的幾大電力企業(yè)已經(jīng)悄然開始選址試點建設(shè)太陽能熱發(fā)電工程。
馬教授表示，隨著投產(chǎn)規(guī)模的增加，太陽能熱發(fā)電成本將得到快速降低。未來，在太陽能利用方式上，太陽能熱發(fā)電將與光伏并行發(fā)展，并將在中國迎來一個飛速發(fā)展期。他預(yù)測，未來2-3年，太陽能熱發(fā)電發(fā)展整個行業(yè)即可實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
一場類似與爭搶“上馬多晶硅項目”的投資一觸即發(fā)。誰將是掘起太陽能熱發(fā)電第一桶金的人，我們拭目以待。
