甯波熱電股份有限公司 研發中心

一、 光熱發電原理

通過反射鏡将太陽光彙聚到太陽能收集裝置，利用太陽能加熱收集裝置内的傳熱介質（液體或氣體），再加熱水形成蒸汽帶動或者直接帶動發電機發電。太陽能光熱發電形式一般有槽式、塔式、碟式（盤式）、菲涅爾式四種系統。

塔式系統（圖1）利用衆多定日鏡陣列形成光場，将太陽熱輻射反射到光場中央接收塔的頂部接收器上，産生400到800度的高溫，加熱接收器内的工質（通常為熔鹽）。通過工質吸收儲存熱量，再利用儲存的熱量加熱水産生蒸汽，驅動汽輪機發電機組發電。 塔式光熱發電系統是目前市場應用的較為先進的系統，具有聚光比、集熱溫度高，裝機容量大，熱損耗少，系統穩定，大規模發電成本低等優點，但由于技術難度高，應用推進較為緩慢。

槽式系統（圖2）是将槽型抛物面聚光集熱器經過串并聯的排列，加熱集熱管内的工質（水或者導熱油等）至400度左右，通過工質吸收儲存熱量，再通過換熱器産生蒸汽，驅動汽輪機發電機組發電。該系統采用線型聚光集熱，聚光比低，集熱溫度不高，系統較為複雜，傳熱、阻力損失較大等缺點，但由于技術難度低，應用較為普遍。

碟式系統（圖3）是利用碟狀抛物面聚光集熱器将太陽光聚焦到碟狀鏡中心的吸熱器表面上，通過熱電轉換裝置，例如朗肯循環熱機等，将熱能直接轉換成電能。菲涅爾式系統（圖4）是采用菲涅爾太陽能聚光器，将太陽能聚焦到鏡中心的集熱器表面上，加熱集熱管内工質，再通過工質吸熱并産生蒸汽，推動汽輪機發電組發電。

目前，槽式和塔式光電系統已經實現商業化應用，尤其是槽式光熱發電系統。塔式光電具有綜合效率高，适合大規模、大容量商業化應用，是未來光熱發電的發展方向。碟式和菲涅爾式系統由于成本較高，技術開發難度大，取得市場份額較少。

二、 光熱發電現狀

截至2017年底，全球光熱發電裝機達到513.3萬千瓦，其中西班牙、美國、南非、印度以及摩洛哥裝機規模較大。截至2018年6月底，我國光熱裝機約7.9萬千瓦左右，典型的項目主要有中控德令哈1萬千瓦塔式光熱電站、首航節能敦煌1萬千瓦塔式光熱電站以及中廣核新能源德令哈5萬千瓦槽式光熱項目，其餘主要為小型實驗項目。另外，首航敦煌10萬千瓦塔式光熱電站與中控德令哈5萬千瓦塔式光熱電站在 2018年底投産。

目前，光熱發電技術不夠成熟，可靠性仍需驗證，運行與維護經驗嚴重欠缺，發電成本仍然較高。其次，光熱項目所處的地理環境通常較為偏遠、惡劣，普遍為風沙多，溫差大，水資源匮乏的地區，設備質量受到極大考驗。另外，部分扶持政策不夠完善，影響行業發展。例如，國家對光熱發電的扶持政策僅為固定電價(1.15元 /千瓦時)，稅收、土地、投資補貼等并未明确；目前的政策未能對光熱發電的靈活性（削峰填谷）進行有效激勵；部分地方土地稅收存在不合理情況，制約項目開發。

三、 光熱發電未來

雖然光熱發電技術目前仍存在諸多問題與挑戰，且相較于光伏和風電起步較晚，但因為其發電穩定，易于并網，能夠穩定發電輸電，實現削峰填谷，也沒有光伏發電中太陽能電池生産帶來的高污染，得到了國家的大力支持，“十三五”期間目标裝機5GW，實際各地規劃的裝機總規模已達9GW，光熱發電在未來發電行業中仍具有較大的發展潛能。首先，多種發電系統已共同發展，特别是槽式和塔式發電系統，部分項目已經落成運營，積累了豐富經驗。儲能工質與設備亦發展迅速；其次，光熱發電利用太陽全輻射發電，基本不需要工業用水(清洗除外)，具有一定的靈活性；第三，近來國家重視光熱發電并制定了宏偉的發展規劃，支持示範項目建設，出台示範項目電價。光熱發電将成為支撐我國能源轉型的重要技術之一，同時為企業轉型提供機遇。