摘要：光熱發(fā)電是集光熱轉(zhuǎn)換發(fā)電、大規(guī)模儲熱和電網(wǎng)同步機(jī)特性，于一身的可再生能源發(fā)電方式。我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈在首批示范項目的推動下，已初步建立，在滿足國內(nèi)需求的同時，光熱發(fā)電產(chǎn)品開始走向國際市場。但是當(dāng)前國內(nèi)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)還面臨市場規(guī)模有限、技術(shù)裝備水平有待提升、成本高、缺乏有效政策接續(xù)等問題。光熱發(fā)電亟需穩(wěn)定的政策，保障產(chǎn)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，以促使成本下降。建議從價格政策、科技創(chuàng)新資金支持、多能互補一體化建設(shè)等方面，予以支持。

一、光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢

光熱發(fā)電是目前已實現(xiàn)商業(yè)化的兩種太陽能發(fā)電技術(shù)之一，其利用聚光鏡等裝置以自動聚焦方式將太陽直射光能聚集，用于加熱介質(zhì)并儲存熱能，再通過透平機(jī)組（如汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)）將熱能轉(zhuǎn)換為電能。光熱發(fā)電根據(jù)集熱形式不同分為塔式、槽式、菲涅爾式、碟式四類。塔式系統(tǒng)是利用平面反射鏡將太陽光反射到中心高塔頂部的吸熱器上，即采用點聚焦方式；槽式系統(tǒng)和菲涅爾式系統(tǒng)都是線聚焦方式，聚光反射鏡將太陽光反射到細(xì)長線型的管狀集熱器；碟式光熱發(fā)電是利用旋轉(zhuǎn)拋物面聚光鏡將太陽光聚集在集熱器上。光熱發(fā)電通常和儲熱系統(tǒng)結(jié)合，以塔式光熱發(fā)電技術(shù)為例，聚光鏡聚集太陽輻射進(jìn)入塔頂?shù)奈鼰崞鳎瑢峤橘|(zhì)從290℃加熱到565℃，存入塔下地面的高溫介質(zhì)儲罐中，需要發(fā)電時將高溫儲熱介質(zhì)泵入蒸汽發(fā)生器中，與水換熱產(chǎn)生高溫高壓過熱蒸汽，發(fā)電系統(tǒng)類似常規(guī)火力發(fā)電系統(tǒng)，蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)再帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。從光熱發(fā)電的原理、實際運行、產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ葋砜矗鉄岚l(fā)電具有如下優(yōu)勢：

首先，具備持續(xù)發(fā)電能力。與光伏發(fā)電、風(fēng)電具有顯著的波動性和間歇性不同，光熱發(fā)電可配置低成本的儲能設(shè)施，不僅具有良好的可持續(xù)電力輸出能力，同時可提供風(fēng)電、光伏發(fā)電等波動性電源所不具備的轉(zhuǎn)動慣量和無功支撐。國際可再生能源署（IRENA）的數(shù)據(jù)顯示，西班牙有18個光熱發(fā)電站不間斷運行達(dá)三周，其中帶15小時儲能、裝機(jī)容量2萬千瓦的Gemasolar電站實現(xiàn)連續(xù)36天全天候運行。我國裝機(jī)容量5萬千瓦的中廣核德令哈光熱發(fā)電站連續(xù)運行32天（773小時），青海中控德令哈光熱電站連續(xù)運行12天（293小時），首航高科敦煌10萬千瓦光熱電站連續(xù)運行9天（216小時）。由于光熱發(fā)電的常規(guī)島部分與常規(guī)火電相同，因此如果有長達(dá)數(shù)天甚至數(shù)十天的無風(fēng)、少光等極端天氣下，光熱發(fā)電系統(tǒng)可以利用天然氣補燃方式來保障電力供給。

其次，光熱發(fā)電可儲可調(diào)，可與風(fēng)電、光伏形成優(yōu)勢互補，有利于“三北”大型風(fēng)光基地就地消納和外送消納。光熱發(fā)電儲調(diào)能力強(qiáng)，且提高儲調(diào)能力的邊際成本低，機(jī)組調(diào)峰深度最大可達(dá)80%，爬坡和啟停速度優(yōu)于燃煤機(jī)組，可與燃?xì)獍l(fā)電相當(dāng)。當(dāng)風(fēng)電、光伏發(fā)電大發(fā)的時候，光熱以儲熱為主，不發(fā)或者少發(fā)電，待夜間或者風(fēng)小的時候?qū)Υ娴臒崃客ㄟ^汽輪機(jī)發(fā)電。清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)研究院研究顯示，在青海安裝2200萬千瓦光伏和700萬千瓦風(fēng)電，利用已有調(diào)節(jié)資源，青海電網(wǎng)在豐水期可連續(xù)三天全清潔能源供電；如在此基礎(chǔ)上配置400萬千瓦光熱發(fā)電，青海省在豐水期可實現(xiàn)創(chuàng)世界紀(jì)錄的連續(xù)30天全清潔能源發(fā)電。因此如果希望在風(fēng)電和光伏發(fā)電滲透率較高時，繼續(xù)提升可再生能源電量占比，可通過配備一定規(guī)模的光熱發(fā)電，充分發(fā)揮多能互補下電力品質(zhì)的效益，彌補風(fēng)電和光伏不可控的不足。

第三，光熱發(fā)電可以有效承接我國煤電裝備產(chǎn)業(yè)。我國已經(jīng)宣布不再新建境外煤電項目，同時近中期將控制煤電裝機(jī)規(guī)模，長期煤電將逐步退出。煤電作為我國的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平和從業(yè)人數(shù)上在全世界首屈一指，形成了完備的制造體系。煤電產(chǎn)業(yè)如何實現(xiàn)順利轉(zhuǎn)型是關(guān)系國計民生的重要課題。除了產(chǎn)熱方式不同外，光熱發(fā)電和煤電發(fā)電的原理相同，都需要配置常規(guī)島。根據(jù)相關(guān)企業(yè)調(diào)研，光熱產(chǎn)業(yè)可以充分利用煤電產(chǎn)業(yè)資源，包括常規(guī)島相關(guān)設(shè)計、集成、設(shè)備制造和服務(wù)等。原有煤電廠、氣電廠也可以改造成與光熱發(fā)電互補電廠，直接降低化石燃料的使用。部分關(guān)停的煤電機(jī)組可以改造為儲熱電站，僅投入少量資金通過加裝一套儲熱系統(tǒng)，原常規(guī)島均可利用。汽輪機(jī)廠則可以通過研制生產(chǎn)適用于光熱發(fā)電頻繁啟停和快速變負(fù)荷要求的主機(jī)設(shè)備，實現(xiàn)部分轉(zhuǎn)型。

第四，光熱發(fā)電有較大的技術(shù)進(jìn)步空間和成本下降潛力。近年來，國際新投運的光熱發(fā)電電價呈現(xiàn)逐步下降趨勢。根據(jù)IRENA的數(shù)據(jù)顯示，光熱發(fā)電的度電成本在2010年~2020年間下降了約一半，2020年已降至0.65元/千瓦時~1.3元/千瓦時（10美分/千瓦時~20美分/千瓦時）。雖然光熱發(fā)電與風(fēng)電、光伏發(fā)電相比成本高，但其可儲熱、出力可調(diào)節(jié)、響應(yīng)速度堪比燃?xì)獍l(fā)電，使其在國際上有一定的應(yīng)用市場。而且，通過技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)推動，光熱發(fā)電還有較大的成本下降潛力。國際能源署預(yù)測，2030年光熱發(fā)電電價將降至8.6美分/千瓦時，美國能源部目標(biāo)是到2030年帶有12小時儲能的光熱發(fā)電電價降到5美分/千瓦時。在國內(nèi)，如果在保持一定市場和產(chǎn)業(yè)規(guī)模，光熱發(fā)電成本可以實現(xiàn)較大幅度下降，其設(shè)備成本和建設(shè)成本下降是主要因素，有望在“十四五”末期達(dá)到與目前燃?xì)獍l(fā)電成本相當(dāng)，即國內(nèi)電價降低到0.7元/千瓦時~0.8元/千瓦時，2030年下降至0.5元/千瓦時左右，屆時考慮其靈活儲熱、可調(diào)節(jié)出力、可提供轉(zhuǎn)動慣量等優(yōu)勢，在電力市場中將具備經(jīng)濟(jì)性和競爭力。

二、光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與特征

光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)國外起步較早，在光熱發(fā)電的材料、設(shè)計、工藝及理論方面已經(jīng)開展50多年的研究，并已得到商業(yè)化應(yīng)用，2020年全球累計裝機(jī)容量達(dá)669萬千瓦。我國光熱發(fā)電雖然起步較晚，但是在國內(nèi)示范項目的帶動下，已經(jīng)初步建立了較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，并實現(xiàn)部分產(chǎn)品出口國外。

其一，光熱發(fā)電項目建設(shè)處于試點示范階段。2016年，我國安排了首批光熱發(fā)電示范項目建設(shè)共20個項目，134.9萬千瓦裝機(jī)，分布在北方五個省區(qū)，電價1.15元/千瓦時。同時，國家鼓勵地方相關(guān)部門對光熱企業(yè)采取稅費減免、財政補貼、綠色信貸、土地優(yōu)惠等措施，多措并舉促進(jìn)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2018年，國家能源局布置的多能互補項目中，有光熱發(fā)電項目。截至2021年底，我國光熱發(fā)電裝機(jī)容量約為59萬千瓦，共12個項目，主要分布在甘肅（21萬千瓦）、青海（21萬千瓦）、內(nèi)蒙古（10萬千瓦）和新疆（5萬千瓦），另有2萬千瓦分布在其他省。從技術(shù)來看，我國首批光熱發(fā)電示范項目和多能互補項目中采用的技術(shù)以塔式技術(shù)較為常見，占比超過一半。

其二，光熱發(fā)電全產(chǎn)業(yè)鏈初步建立。通過首批光熱發(fā)電示范項目建設(shè)，我國光熱發(fā)電裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈基本形成，光熱發(fā)電站使用的設(shè)備、材料得到了很大發(fā)展，并具備了相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)能。在國家首批光熱發(fā)電示范項目中，設(shè)備、材料國產(chǎn)化率超過90%，在部分項目中，比如青海中控德令哈5萬千瓦塔式光熱發(fā)電項目，設(shè)備和材料國產(chǎn)化率已達(dá)到95%以上，并建立了數(shù)條光熱發(fā)電專用的部件和裝備生產(chǎn)線，具備了支撐光熱發(fā)電大規(guī)模發(fā)展的供應(yīng)能力，年供貨量可滿足數(shù)百萬千瓦光熱發(fā)電項目裝機(jī)。當(dāng)前，國內(nèi)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈主要相關(guān)企業(yè)已超過500家。

其三，光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)開始走向世界。我國光熱發(fā)電制造業(yè)起步晚，但“十三五”以來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速，相比國外有成本優(yōu)勢，首批示范項目使我國光熱技術(shù)和產(chǎn)品具有了實際運行項目和經(jīng)驗，開始走出國門。如中國能建和中控太陽能公司聯(lián)合體于2019年承建了希臘5萬千瓦光熱發(fā)電站項目，國家主席習(xí)近平與希臘總理米佐塔基斯共同見證了該項目的簽約儀式，這是中國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)首次以“技術(shù)+裝備+工程+資金+運營”的完整全生命周期模式走出國門。上海電氣集團(tuán)EPC總包了阿聯(lián)酋70萬千瓦光熱發(fā)電站項目，中國電建集團(tuán)聯(lián)合體EPC承包了摩洛哥太陽能發(fā)電園35萬千瓦光熱發(fā)電項目。我國企業(yè)皇明太陽能公司早在2011年就向西班牙出口了長達(dá)25千米、30萬千瓦的光熱發(fā)電的核心部件鍍膜鋼管，2019年又向法國提供了16千米、0.9萬千瓦的吸熱管。

三、光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸

首先，光熱發(fā)電成本依然較高。通過企業(yè)調(diào)研，當(dāng)前新建光熱發(fā)電度電成本約0.9元/千瓦時~1.0元/千瓦時，仍遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電。初始投資高昂是光熱發(fā)電成本高的主要原因。以當(dāng)前主流的10萬千瓦裝機(jī)、12小時儲熱塔式光熱電站為例，單位千瓦造價在2.5萬~3萬元。聚光、吸熱、儲換熱系統(tǒng)占據(jù)初始投資的主要部分，約占整個電站成本的77％左右，是決定光熱發(fā)電站造價高低最重要的因素。受制于國內(nèi)光熱發(fā)電項目裝機(jī)規(guī)模小和政策不穩(wěn)定造成的市場不穩(wěn)定和延續(xù)性問題，上游設(shè)備制造企業(yè)通過首批國產(chǎn)化項目形成的規(guī)模化產(chǎn)能在近兩年嚴(yán)重開工不足，設(shè)備閑置、技術(shù)人員和熟練工人流失，也造成聚光鏡、集熱管、追蹤器、熔鹽等關(guān)鍵設(shè)備和材料的生產(chǎn)成本居高不下。

其次，是光熱發(fā)電的部分設(shè)備尚依賴進(jìn)口。如熔鹽泵、熔鹽閥、熔鹽流量計、旋轉(zhuǎn)接頭等產(chǎn)品，在光熱電站中需求量有限，成本中占比低，但其工況環(huán)境嚴(yán)苛，技術(shù)參數(shù)要求高，國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量相對國外不高，還以進(jìn)口為主，國內(nèi)廠商解決這些問題需要一定時間。此外，通過使用溫度更高、成本更低的吸熱和儲熱介質(zhì)，采用超臨界二氧化碳透平技術(shù)等實現(xiàn)更高效率的發(fā)電技術(shù)方面，仍還有較長的路要走。

第三，產(chǎn)業(yè)發(fā)展嚴(yán)重依賴國家補貼。根據(jù)國家在2020年出臺的政策，2021年底前并網(wǎng)的光熱示范項目納入國家補貼范圍，能夠享受1.15元/千瓦時的電價；而對于2020年及之后的新增項目，政策規(guī)定將光熱發(fā)電電價補貼支持由中央轉(zhuǎn)到地方。因此，“十四五”時期或是光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)十分艱難的時期，“三北”地區(qū)省份制定單獨的電價補貼政策的可能性幾乎為零。由于新建光熱發(fā)電項目成本仍遠(yuǎn)高于燃煤基準(zhǔn)價，如果不采取有效措施，“十四五”光熱發(fā)電市場規(guī)模將大大萎縮，部分地方為儲備新項目所進(jìn)行的大量前期工作也將浪費。需求萎縮將對我國光熱制造業(yè)造成巨大沖擊，光熱制造業(yè)將遭遇嚴(yán)冬甚至可能夭折。因此，國家補貼退出后，若無政策接續(xù)，光熱發(fā)電項目將難以為繼。

四、支持光熱發(fā)電穩(wěn)步發(fā)展的相關(guān)建議

第一，要給予光熱發(fā)電穩(wěn)定的價格政策。穩(wěn)定的電價政策對可再生能源發(fā)展至關(guān)重要，建議借鑒2019年~2020年支持光伏發(fā)電、2020年~2022年支持生物質(zhì)發(fā)電的做法，按照“以收定支”方式，在“十四五”期間每年安排一定數(shù)量的資金支持新增光熱發(fā)電項目建設(shè)。推動已建成項目納入補貼清單，同時對原投資方已明確退出的示范項目，應(yīng)允許地方政府選擇合適的投資方繼續(xù)建設(shè)。

第二，通過專項資金，支持光熱發(fā)電新技術(shù)研發(fā)和新技術(shù)示范工程。建議通過可再生能源發(fā)展專項資金安排相關(guān)資金，采用類似于光伏“領(lǐng)跑者項目”的方式，以招標(biāo)方式鼓勵技術(shù)先進(jìn)、成本降低較快的技術(shù)路線，支持光熱發(fā)電先進(jìn)技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用。同時，在國家發(fā)展改革委、科技部等科技創(chuàng)新項目中，安排資金支持光熱發(fā)電關(guān)鍵性或原創(chuàng)性技術(shù)的研究。例如，超臨界二氧化碳熱發(fā)電技術(shù)、600℃高溫槽式和塔式光熱發(fā)電技術(shù)、光熱發(fā)電與火電聯(lián)合運行技術(shù)、光熱儲能電站技術(shù)、太陽能高溫集熱和化學(xué)能耦合發(fā)電技術(shù)、光熱發(fā)電熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等。

第三，鼓勵風(fēng)電光伏和光熱一體化項目的建設(shè)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。考慮到光熱發(fā)電成本在“十四五”期間仍較高，地方財政支持難度較大，基于在資源較好地區(qū)風(fēng)電、光伏發(fā)電可以實現(xiàn)低價的前提下，建議沙漠、戈壁、荒漠大型風(fēng)光基地中持續(xù)安排一定容量的光熱發(fā)電裝機(jī)，通過低價的風(fēng)電、光伏發(fā)電項目平衡消化光熱發(fā)電的成本，實現(xiàn)風(fēng)電、光伏、光熱（及水電）等多種可再生能源互補的平價上網(wǎng)就地消納或平價遠(yuǎn)距離外送消納。“十五五”期間，通過電力市場建設(shè)，直接發(fā)揮光熱發(fā)電其快速響應(yīng)和清潔能源優(yōu)勢，確立在市場中的定位。建議在各類示范區(qū)、特高壓外送和多能互補基地建設(shè)中安排光熱發(fā)電項目，將配置一定規(guī)模的光熱發(fā)電的項目作為項目優(yōu)選條件，充分發(fā)揮光熱電站儲熱可控輸出作用，進(jìn)而保持光熱產(chǎn)業(yè)足夠的市場規(guī)模，為產(chǎn)業(yè)后續(xù)實現(xiàn)市場化發(fā)展提供基本條件。

作者簡介：常非凡，女，博士研究生，畢業(yè)于英國劍橋大學(xué)工程系。現(xiàn)任國家發(fā)展和改革委員會國際合作中心副研究員，從事宏觀經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展，新能源技術(shù)與智慧城市，公共服務(wù)與治理能力，“一帶一路”國際經(jīng)貿(mào)與安全風(fēng)險等研究。

注：本篇文章發(fā)表于《中國能源》雜志2022年第5期。