見識過中國式硬核科技的浪漫嗎？
在建黨百年慶典之際，甘肅敦煌光熱電站的工作人員通過智能化編程，調(diào)動占地800公頃，超3700多面定日鏡，拼組出了巨幅的黨徽和生日祝福，場面又震撼又酷炫，可以說是真正的用愛發(fā)電。
說敦煌光熱電站硬核可不是嘎吹，它可是亞洲第一座、全球第三座可實現(xiàn)24小時連續(xù)發(fā)電的100兆瓦級熔鹽塔式光熱電站。
這個電站于2014年開工，2018年并網(wǎng)發(fā)電，采用熔鹽塔式技術(shù)路線，儲熱時長達15小時，是國家首批光熱發(fā)電示范電站之一，也是我國現(xiàn)階段建成規(guī)模最大（總反射面積140萬平米）、吸熱塔最高（高260米）的光熱電站。
光熱發(fā)電又被叫做太陽能熱發(fā)電，是一種原理古老但技術(shù)全新的太陽能利用方式。光熱發(fā)電和光伏發(fā)電都是利用太陽能，但技術(shù)路線卻完全不同。
光熱發(fā)電站主要由鏡場、儲熱島和發(fā)電島組成。原理說來也簡單：
先使大型反射鏡正對太陽收集直射的太陽光，然后利用拋物面反射鏡將太陽光聚焦至中央吸熱塔頂?shù)奈鼰崞?，再利用太陽能加熱介質(zhì)并進行儲存，最后利用高溫介質(zhì)加熱水產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽帶動發(fā)電機發(fā)電。
以敦煌光熱電站為例，它利用12000多面定日鏡組成一個大型的凹面鏡，將太陽光聚焦到中間260米高的吸熱塔，然后利用高溫加熱塔里的熔鹽，被加熱的熔巖以565度的高溫儲存在塔下部的保溫罐里，通過蒸汽發(fā)電機將熱能轉(zhuǎn)換為電能。
簡而言之，就是用太陽能燒開水。（PS.核電站也是燒開水）
但是，說它發(fā)電原理簡單，并不意味著技術(shù)含量不高。
拿塔式光熱發(fā)電器的核心裝備吸熱器來說，不僅要耐受600℃以上的高溫條件、2MPa左右的工作壓力，還需要抗熔鹽腐蝕，而且吸熱器本身包含數(shù)以千萬計的吸熱管和焊接端口，每個焊接端口的質(zhì)量都會影響到吸熱器的可靠性，所需的技術(shù)難度極大。
目前全球范圍內(nèi)擁有塔式吸熱器設(shè)計制造能力的企業(yè)屈指可數(shù)。
從2003年第一個光熱發(fā)電項目招標開始，不到20年內(nèi)，我國的光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)就已經(jīng)從萌芽階段進階到了商業(yè)化示范階段。
2006年以國家“863” 計劃為平臺， 中科院電工所1MW塔式試驗電站啟動，并于2012年首次發(fā)電成功，成為亞洲首座“MW”級光熱電站。
2012年8月，中控德令哈10MW光熱發(fā)電示范工程順利產(chǎn)汽并實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運行；
同年9月，由多家單位共主導(dǎo)的中國第一座碟式斯特林光熱電站投運，該電站共有10套碟式-斯特林發(fā)電機（共100kW）；
同年10月，華能清潔能源技術(shù)研究院和華能海南公司設(shè)計建設(shè)的菲涅爾光熱發(fā)電示范項目正式投運，成為中國首個光熱發(fā)電與燃氣發(fā)電混合的發(fā)電系統(tǒng)。
2013年6月，龍騰太陽能內(nèi)蒙古600m槽式試驗回路實現(xiàn)典型工況的穩(wěn)定運行。
2016年9月國家能源局發(fā)布了《國家能源局關(guān)于建設(shè)太陽能熱發(fā)電示范項目的通知》，確定了我國首批太陽能熱發(fā)電示范項目共20個，合計裝機容量共134.9萬千瓦，20個光熱發(fā)電項目包含了4座菲涅爾式（熔鹽/其它）、7座槽式（導(dǎo)熱油/熔鹽）和9座塔式（熔鹽），分別分布在青海省、甘肅省、河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆自治區(qū)。
如今5年過去了，首批項目中已經(jīng)有7座光熱電站成功并網(wǎng)，加上魯能海西州50MW光熱發(fā)電項目，一共有8座大型光熱電站投入運營。除此之外，首批項目中的中國三峽新能源金塔100MW熔鹽塔式光熱電站、國華玉門100MW熔鹽塔式光熱電站、玉門鑫能50MW塔式光熱發(fā)電項目都計劃于今年年底并網(wǎng)。
根據(jù)6月18日國家能源局發(fā)布的1-5月份全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至5月底，全國發(fā)電裝機容量總計22.4億千瓦，其中，太陽能發(fā)電裝機（光熱加光伏）容量2.6億千瓦，同比增長了24.7%。
光熱發(fā)電不僅貢獻了大量的清潔能源，還為節(jié)能減排出了一份力。拿敦煌光熱電站來說，自2018年12月實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電以來，設(shè)計年發(fā)電量可達3.9億度，電站每年可減排二氧化碳35萬噸，相當于造林1萬畝。
相比于光伏和風電，光熱發(fā)電能夠持續(xù)穩(wěn)定的提供電力，我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步晚，整體都還處于工程示范階段，作為一種新型產(chǎn)業(yè)，免不了面臨一些挑戰(zhàn)。
起步晚：示范項目是中國第一批大型商業(yè)化的光熱電站，在設(shè)計施工、調(diào)試、運營維護等方面都經(jīng)驗不足，雖然光熱發(fā)電國產(chǎn)化率達到了 90%左右，但是在系統(tǒng)集成、關(guān)鍵設(shè)備制造等方面仍然存在不足。
投入大：第一批光熱示范項目開始五年完成度只有35%，其余的不是明確退出就是停止建設(shè)或延后發(fā)電。2018年，國家能源局在《關(guān)于推進太陽能熱發(fā)電示范項目建設(shè)有關(guān)事項的通知》中規(guī)定了1.15元/kW·h上網(wǎng)電價，但是經(jīng)濟回報依舊低于光伏和風電。
環(huán)境惡劣：光熱電站一般規(guī)模較大，多位于高光照的少人地區(qū)，我國高光照強度的地區(qū)主要在西北，而西北普遍風沙大、水資源稀少、溫差大。地理環(huán)境的惡劣使得對于設(shè)備的質(zhì)量、設(shè)備運行效率、電站的建設(shè)、電站的運行維護都有更嚴格的要求。
電力消納送出體系尚不健全：同樣的，電站建于西北地區(qū)就意味著需要開展配套電網(wǎng)送出工程建設(shè)，中國西北地區(qū)就地消納和送出能力目前相對有限，導(dǎo)致不少項目不得不自建送出線路。
歐洲能源中心預(yù)測，到2050年，全球光熱發(fā)電在能源構(gòu)成中占20%~30%。
對于我國來說，如果要將光熱發(fā)電發(fā)展成主要基礎(chǔ)能源來源，還有很長的路要走。
參考資料：
文中部分數(shù)據(jù)來源：國家能源局、CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)
太陽能熱發(fā)電示范項目現(xiàn)狀及分析. 牛志愿.李麗君.能源與節(jié)能.2020 年第 12 期
光熱發(fā)電現(xiàn)狀及展望.中國華能.司紀朋 .2018.12.1
注：封面及正文圖片來源pixabay，soogif，網(wǎng)絡(luò)
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