自1950年原蘇聯(lián)設計世界上第一座太陽(yáng)能塔式電站并建造一個(gè)小型試驗裝置開(kāi)始，光熱發(fā)電在全球范圍內已有近七十年的發(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大規模部署，上述已建成的光熱電站大部分位于西班牙和美國兩個(gè)傳統光熱發(fā)電市場(chǎng)。但隨著(zhù)可再生能源不可逆轉的發(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(chǎng)正在快速崛起。
但是，從成本角度來(lái)看，目前光熱發(fā)電的成本相比傳統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、中國在內的多個(gè)國家還在積極開(kāi)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(zhù)
首先，光熱發(fā)電的綠色清潔能源屬性符合當前可再生能源發(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約近6萬(wàn)噸標準煤，減少二氧化碳排放約10萬(wàn)噸，環(huán)保效益相當于造林4200畝。
除了節能減排，光熱電站對于生態(tài)保護、減少水土流失也有積極作用。我國科研人員曾對大規模光熱電站的建設運行可能對中國西北部干旱和半干旱地區環(huán)境造成的影響開(kāi)展過(guò)研究，結果發(fā)現，一旦光熱電站投入使用后，會(huì )對當地環(huán)境產(chǎn)生一系列積極的作用，比如減少水土流失等。通過(guò)計算機模擬研究人員發(fā)現，如果將光熱反射鏡場(chǎng)當作防風(fēng)林使用的話(huà)，可以大大減緩風(fēng)速，減少風(fēng)沙的流動(dòng)，能夠起到保護土壤免受侵蝕的作用。
此外，太陽(yáng)能熱發(fā)電鏡場(chǎng)可以吸收及遮擋太陽(yáng)光線(xiàn)，可降低地表的水分蒸發(fā)，有利于植物成活和生長(cháng)。同時(shí)聚光鏡的沖洗用水漏入地面后，也可為植物的成長(cháng)提供一定的水分。
北京兆陽(yáng)光熱技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)兆陽(yáng)光熱)自主研發(fā)的HLIACS聚光集熱系統就進(jìn)行了類(lèi)似設計，通過(guò)鏡場(chǎng)土地改良，同時(shí)開(kāi)展種植、養殖業(yè)。兆陽(yáng)光熱經(jīng)過(guò)多年種植實(shí)驗證明，鏡場(chǎng)土地綜合利用在土地環(huán)境改良、種植養殖領(lǐng)域具備巨大潛力。
圖：兆陽(yáng)光熱技術(shù)體系區域土地綜合利用圖
從兆陽(yáng)光熱技術(shù)體系區域土地綜合利用圖中可以看出，HLIACS鏡場(chǎng)區域中的相當部分面積能夠建設溫室大棚。通過(guò)試驗發(fā)現，鏡面遮光對溫室大棚內的普通作物生長(cháng)影響不大，還能夠省去傳統溫室的遮陽(yáng)裝置，并且大幅降低管路、電路、信息、監控系統的建設成本，更適合發(fā)展高水平設施農業(yè)。
可使沙漠變綠洲的黑科技?
一些海外光熱企業(yè)則在嘗試利用光熱發(fā)電技術(shù)來(lái)改造沙漠，并已取得了顯著(zhù)效果。
2016年10月，由丹麥Aalborg CSP公司負責開(kāi)發(fā)的全球首個(gè)專(zhuān)為沙漠農場(chǎng)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，該項目可為沙漠農場(chǎng)持續不斷供應再生光熱能源和海水淡化水，確保這座占地面積約20萬(wàn)平方米的Sundrop農場(chǎng)每年可生產(chǎn)約1700萬(wàn)公斤溫室番茄，幾乎占據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(wàn)，旨在改造位于埃及Alexandria附近的半沙漠地區，并為該地區的工業(yè)工業(yè)設施與1000余名居民提供穩定的水電供應，其有效結合了先進(jìn)的光熱發(fā)電技術(shù)與脫鹽工藝及冷卻裝置設備，使得在沙漠地區發(fā)電與生產(chǎn)淡水成為可能。
調峰和承擔基礎電力負荷的能力
光熱發(fā)電尤其是儲熱型光熱電站所具備的調峰功能和承擔基礎電力負荷的潛力同樣極具價(jià)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(guò)高性?xún)r(jià)比儲熱系統實(shí)現穩定電力輸出，與電網(wǎng)更加和諧。
近年來(lái)，隨著(zhù)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(chǎng)迎來(lái)又一次發(fā)展高峰，光熱發(fā)電的清潔性和高性?xún)r(jià)比調峰優(yōu)勢也開(kāi)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(kāi)始逐步加快。
據CSPPLAZA統計，2018年全球光熱發(fā)電建成裝機容量新增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兆陽(yáng)張家口15MW創(chuàng )新型類(lèi)菲涅爾固態(tài)儲熱太陽(yáng)能熱發(fā)電站在內的80%以上的新增項目均配置了儲熱系統。2019年，全球光熱發(fā)電市場(chǎng)預計將再次實(shí)現新增裝機規模的大幅增長(cháng)，而大部分在建的海外光熱項目以及中國有望年內投運的7個(gè)、總裝機400MW的光熱項目也均會(huì )配置儲熱系統。
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(chǎng)機制。在此背景下，可控電源的優(yōu)勢將進(jìn)一步凸顯。根據國際經(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，支付的電力輔助服務(wù)成本就越高。當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(chǎng)還有很大差距。這意味著(zhù)未來(lái)的市場(chǎng)空間還非常大。
光熱發(fā)電作為一種優(yōu)質(zhì)的可控電源，因當前裝機規模過(guò)小，尚未引起政策層面的重視。但從電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的需求本質(zhì)來(lái)看，可控電源的價(jià)值必將凸顯。有業(yè)內人士認為，未來(lái)光伏配合儲能，或與火電等可控電源進(jìn)行合作，或將成為一種新常態(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(chǎng)范疇的趨勢下，光熱發(fā)電發(fā)揮其可控優(yōu)勢，提供調峰等電力輔助服務(wù)，或將為光熱發(fā)電帶來(lái)新的市場(chǎng)空間。
良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益
投資額巨大的光熱電站也會(huì )為項目所在地帶來(lái)較大的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。
一方面，光熱項目建設將對鋼鐵、建材、水泥、化工、原材料等市場(chǎng)起到積極的拉動(dòng)效應，而在整體經(jīng)濟下行的當下大量的鋼材和建筑材料需求也將極大消化對應產(chǎn)業(yè)的過(guò)剩產(chǎn)能。
另一方面，光熱項目開(kāi)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50MW的商業(yè)化光熱項目施工高峰期需要現場(chǎng)施工人員可高達800-1000人，項目投運后則可以提供50個(gè)左右的長(cháng)期就業(yè)崗位。
發(fā)展旅游和影視經(jīng)濟，打造獨特新景觀(guān)
中國光熱電站多建于西北地區，電站場(chǎng)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合將形成獨特的人文景觀(guān)，可為項目所在地提供一個(gè)很好的高科技環(huán)保主題旅游景點(diǎn)，對于傳播清潔能源環(huán)保理念和促進(jìn)當地旅游業(yè)發(fā)展也都將大有裨益。
已投運的中國首個(gè)百兆瓦級光熱電站——首航節能敦煌100MW塔式熔鹽光熱電站已經(jīng)被列為共青團甘肅省委頒發(fā)的實(shí)習見(jiàn)習基地，首航節能敦煌一二期項目當前正在籌建觀(guān)光塔并積極推進(jìn)AAA級景區的申報，未來(lái)將用嶄新的智能+光熱發(fā)電技術(shù)迎接更多國內外游客。
光熱電站作為具有顛覆性意義的太陽(yáng)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(chǎng)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(chǎng)景。光熱電站更是出現在《紅海行動(dòng)》、《撒哈拉奇兵》、《銀翼殺手2049》、《千鈞一發(fā)》等經(jīng)典影片中。
