CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：在太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，顯著的、持續(xù)性的技術(shù)創(chuàng)新為其市場的擴張鋪平了道路。最近幾年，微型或小型光熱發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)（5~10MW之間）的應(yīng)用潛力逐漸凸顯，并吸引了諸多研究機構(gòu)和一些光熱發(fā)電開發(fā)商們的興趣。

　　小規(guī)模光熱發(fā)電系統(tǒng)擁有環(huán)境適應(yīng)性強，模塊化易組裝等諸多優(yōu)點，十分適合于離網(wǎng)型的應(yīng)用，同時其在項目審批流程上也十分簡單，避免了繁雜的大規(guī)模并網(wǎng)電站的核準流程。但小規(guī)模、模塊化的光熱發(fā)電系統(tǒng)在經(jīng)濟上是否可行呢？我們此前曾提出“光熱電站的相對規(guī)模越大，其LCOE越低”的規(guī)模經(jīng)濟效益觀點，其中的一個主要原因是小規(guī)模光熱發(fā)電系統(tǒng)的效率要遠遠低于大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)。這似乎在證明“小規(guī)模光熱發(fā)電的經(jīng)濟性不佳”這一結(jié)論，

　　但技術(shù)上的革新可以使小規(guī)模光熱發(fā)電系統(tǒng)的效率大大提升。西班牙PSA光熱發(fā)電研究中心總監(jiān)Eduardo Zarza博士此前提出“以二氧化碳來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)熱油作為工作介質(zhì)將大大提高小規(guī)模光熱發(fā)電站的效率”這一論斷，這一研究將抵消小規(guī)模電站效率低下的缺陷。Zarza已經(jīng)在多個小規(guī)模的光熱發(fā)電項目中進行了示范，結(jié)果顯示，效率從30%增加到了50%，使其可以在效率上與大規(guī)模光熱電站相抗衡。

　　本文對小規(guī)模光熱發(fā)電系統(tǒng)的特點和優(yōu)點進行了重點介紹，對采用二氧化碳作為工作介質(zhì)的小規(guī)模光熱發(fā)電的LCOE進行了敏感性分析。

　　微型和小規(guī)模光熱發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)品和設(shè)備的生產(chǎn)制造基本都基于模塊化的概念：通過標準化、模塊化的設(shè)計進行生產(chǎn)，類似于汽車工業(yè)化制造的概念。其可擴展性使這一系統(tǒng)的生產(chǎn)、組裝更加簡單和快捷，比如其安裝不需要高技能的工人即可應(yīng)對，省去了高技能工人的勞動力資本支出。這些方面都有利于降低項目的前期投資，使其更加能夠適應(yīng)市場的激烈競爭。

　　小規(guī)模光熱發(fā)電系統(tǒng)在其它方面的潛在效益還包括：1、可調(diào)性設(shè)計使其可以適應(yīng)任何地形和太陽能輻照的環(huán)境條件，也可根據(jù)需要隨意擴大規(guī)模。2、一般不需過多水耗，可采用空冷冷卻，有效降低了環(huán)境影響。3、余熱可以用于電站附屬建筑的供暖或空調(diào)等，不僅進一步增加了其經(jīng)濟性，也可以幫助裝配負載的用戶提高能源利用率。4、可在較低的環(huán)境下工作，如布雷頓循環(huán)和有機郎肯循環(huán)的應(yīng)用可以最大化能源轉(zhuǎn)換效率。5、模塊化設(shè)計使系統(tǒng)整體的故障率大大降低，系統(tǒng)維護成本降低。6、模塊化構(gòu)造的系統(tǒng)更加簡單，意味著更少的設(shè)備維護需求，降低了OPEX，使其更易被市場所接受。7、可輕易與其他能源進行耦合以滿足特殊用戶的需求（如礦業(yè)或其它工業(yè)的熱利用領(lǐng)域）。8、得益于標準化的生產(chǎn)流程和設(shè)計，系統(tǒng)更加穩(wěn)定和持久。9、小規(guī)模系統(tǒng)在離網(wǎng)型應(yīng)用中的潛力巨大，與離網(wǎng)型柴油發(fā)電相比性價比更高。10、最后一點：投資風(fēng)險更低，項目融資更加容易。

　　微型和小規(guī)模光熱發(fā)電系統(tǒng)的潛在市場十分巨大。在商業(yè)和工業(yè)建筑的太陽能供暖和空調(diào)、商業(yè)化熱水或蒸汽發(fā)生、分布式發(fā)電、離網(wǎng)能源負荷、海水淡化、礦業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都有一定市場。但要獲得發(fā)展，首先需要克服的是技術(shù)方面的限制，如其在技術(shù)上還存在與當前光伏發(fā)電類似的不穩(wěn)定和熱轉(zhuǎn)換效率較低的缺陷。 

　　在太陽能熱利用領(lǐng)域，目前尚有一個巨大的未開發(fā)市場即工業(yè)熱利用。預(yù)計全球?qū)?50攝氏度~200攝氏度的熱源的需求占總的熱需求的35%以上。傳統(tǒng)的非聚光式太陽能熱利用技術(shù)僅僅能產(chǎn)生120攝氏度以內(nèi)的熱源，這其中存在著聚光太陽能熱利用的較大空白市場。正相反的是，小規(guī)模光熱發(fā)電系統(tǒng)在這一市場有著很大的競爭力，毫無疑問，其市場潛力也伴隨傳統(tǒng)能源價格的上漲而增長。

　　盡管存在著技術(shù)和市場方面的諸多優(yōu)勢，小規(guī)模光熱發(fā)電項目的實際運行案例還很少，這意味著這種系統(tǒng)的經(jīng)濟可行性還缺乏足夠的數(shù)據(jù)支撐和實踐依據(jù)。

　　在PSA研究中心，Zarza博士正在研究CO2作工質(zhì)的小規(guī)模光熱發(fā)電系統(tǒng)和基于布雷頓熱力循環(huán)的電力生產(chǎn)方式。這一研究表明，小規(guī)模系統(tǒng)（約5MW）可實現(xiàn)與大規(guī)模系統(tǒng)相類似的性能和效率。

　　Zarza表示，二氧化碳十分適合于小規(guī)模光熱系統(tǒng)的應(yīng)用，但不適合大規(guī)模系統(tǒng)的應(yīng)用。這是由于利用二氧化碳作為傳熱介質(zhì)的主要技術(shù)問題是在管路中有較高的壓力損失，如果建設(shè)大規(guī)模的光場，其壓力損失將會很大。利用二氧化碳布雷頓循環(huán)可以降低電力系統(tǒng)的設(shè)備需求量，同時二氧化碳還是無毒廉價的一種介質(zhì)。

　　選擇布雷頓循環(huán)主要是因為相對郎肯循環(huán)，在低功率下其擁有更好的運行性能表現(xiàn)，布雷頓循環(huán)也被認為是用戶友好型的技術(shù)，其擁有快速啟動、對組件設(shè)備的需求更少等優(yōu)點。

　　Zarza認為，相對傳統(tǒng)的光熱發(fā)電系統(tǒng)，采用二氧化碳作為傳熱介質(zhì)的系統(tǒng)的CAPEX可能會略有升高，但其效率將大幅升高，最終的結(jié)果是發(fā)電成本降低。小規(guī)模光熱發(fā)電項目若采用導(dǎo)熱油作傳熱介質(zhì)，最大效率不會超過30%，但若采用二氧化碳作為傳熱介質(zhì)，可達到超過40%的效率，大約類似于傳統(tǒng)的50MW光熱電站的實際效率。下面給出的LCOE的敏感性分析以CAPEX設(shè)定在"-5%到20%"區(qū)間內(nèi)變動為參考。

　　采用二氧化碳作為傳熱介質(zhì)的系統(tǒng)的OPEX成本與傳統(tǒng)大規(guī)模光熱電站相比或稍低一些，或相差無幾，在下面的敏感性分析中將OPEX的變化區(qū)間設(shè)定為"-20%到0%"。

　　如上所述，采用二氧化碳作為傳熱介質(zhì)的小規(guī)模光熱發(fā)電站的運行性能可與傳統(tǒng)的大規(guī)模光熱電站相對等。下面以一個10MW的小規(guī)模光熱發(fā)電項目為例，容量因子（太陽能熱發(fā)電廠在規(guī)定時間段內(nèi)實際輸出的電量與滿負荷條件下輸出電量之比，時間段一般為年）以41.8%為例進行分析。