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01

占地80萬平、3萬塊超大玻璃組成的“發電站”

近3萬塊超白玻璃制(zhi)成的(de)(de)巨(ju)大鏡(jing)面，以(yi)兩個(ge)同心(xin)圓陣列相(xiang)交的(de)(de)形式整(zheng)齊地排列在(zai)甘(gan)肅瓜州的(de)(de)戈壁之(zhi)(zhi)上，在(zai)兩個(ge)鏡(jing)面陣列的(de)(de)中心(xin)點，豎立著(zhu)一根高達(da)200米的(de)(de)吸(xi)熱(re)塔(ta)，而這兩個(ge)占(zhan)地80萬平方米、相(xiang)當于112個(ge)足球(qiu)場的(de)(de)陣列，如同巨(ju)型凹面鏡(jing)，把陽光通通反射(she)到(dao)中心(xin)的(de)(de)吸(xi)熱(re)塔(ta)上——這個(ge)充滿工業(ye)之(zhi)(zhi)美的(de)(de)“天(tian)空(kong)之(zhi)(zhi)鏡(jing)”就是(shi)我國、也(ye)是(shi)全球(qiu)首(shou)個(ge)“雙(shuang)塔(ta)一機”光熱(re)儲能電站。

瓜州這個(ge)光(guang)(guang)熱儲能項(xiang)目預計今年(nian)年(nian)底將(jiang)正式(shi)投產(chan)發電(dian)，一旦(dan)投產(chan)發電(dian)，按照該項(xiang)目負責單位三峽能源(yuan)的計算，它將(jiang)作為基(ji)礎(chu)調(diao)節電(dian)源(yuan)，與周邊(bian)光(guang)(guang)伏(fu)和(he)風電(dian)形(xing)成總裝(zhuang)機規模70萬千(qian)(qian)瓦的多能互補清潔能源(yuan)基(ji)地，年(nian)發電(dian)量將(jiang)達到18億度(du)（千(qian)(qian)瓦時）。

所謂的“光熱發電(dian)”到底是什么，又和我們常常提及的光伏發電(dian)孰(shu)優(you)孰(shu)劣？

光(guang)伏(fu)發電我們的(de)(de)讀者(zhe)應該(gai)已經很(hen)熟(shu)悉(xi)了，就(jiu)是利用太陽(yang)能電池(chi)板吸收太陽(yang)光(guang)中的(de)(de)可見光(guang)，從而形成光(guang)電子，產生(sheng)直流電，現在的(de)(de)研究方向一(yi)般(ban)是怎么增加(jia)光(guang)伏(fu)電池(chi)的(de)(de)帶(dai)隙，使其能利用更多(duo)波段的(de)(de)光(guang)。

而(er)光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)簡單來說，就是利(li)用太(tai)陽(yang)的(de)熱(re)能(neng)作為發(fa)電(dian)的(de)能(neng)量來源，很明顯，它(ta)不是直接(jie)將(jiang)太(tai)陽(yang)光(guang)變成電(dian)，而(er)是一(yi)個光(guang)能(neng)變熱(re)能(neng)再向電(dian)能(neng)轉化的(de)復雜轉換過程，但(dan)這也是它(ta)能(neng)夠(gou)受到關注的(de)最(zui)大(da)原因。

02

光熱與光伏，孰強？

光(guang)熱發電，也叫聚(ju)焦型(xing)太陽(yang)能熱發電，主要(yao)有槽式(shi)、菲涅爾式(shi)、塔式(shi)和(he)碟式(shi)四種主流的(de)光(guang)熱發電系統(tong)，除(chu)了光(guang)線匯(hui)聚(ju)方式(shi)的(de)不同外，它們的(de)區別主要(yao)體現在集熱溫度(du)、聚(ju)光(guang)比和(he)轉換效(xiao)率上。

其(qi)中，塔(ta)(ta)式光(guang)熱(re)發電系統是(shi)目前最主流(liu)(liu)的(de)方式：通過(guo)大量可以(yi)自由轉動(dong)的(de)定日鏡，像向(xiang)日葵一(yi)樣追逐太(tai)(tai)陽，再以(yi)聚焦方式將(jiang)太(tai)(tai)陽能直(zhi)射(she)光(guang)反(fan)射(she)到(dao)中間高(gao)聳的(de)吸(xi)熱(re)塔(ta)(ta)上，塔(ta)(ta)上的(de)吸(xi)熱(re)器會加熱(re)流(liu)(liu)經的(de)熔(rong)鹽(yan)，將(jiang)熱(re)量帶到(dao)附近的(de)儲(chu)熱(re)罐中儲(chu)存(cun)。

作(zuo)為(wei)這個系統的(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)介質(zhi)，硝酸鹽(yan)混合(he)物(wu)(wu)或碳(tan)酸鹽(yan)混合(he)物(wu)(wu)制成的(de)(de)(de)熔(rong)(rong)鹽(yan)，它的(de)(de)(de)沸點是600攝氏度，而水的(de)(de)(de)沸點才100度，意味著這種液態熔(rong)(rong)鹽(yan)會(hui)比(bi)水更能儲存熱(re)量。

具(ju)體來看，熔鹽(yan)泵會將低溫(wen)儲(chu)熱罐里290度左右的熔鹽(yan)源源不(bu)斷地運(yun)送(song)到吸(xi)(xi)熱器中，吸(xi)(xi)熱后(hou)熔鹽(yan)溫(wen)度會升高(gao)至560度以(yi)上，之后(hou)會通(tong)過管道(dao)運(yun)送(song)至地面的高(gao)溫(wen)儲(chu)熱罐中。這種(zhong)儲(chu)能(neng)方(fang)式，對應的就是光伏系統中的鋰電池儲(chu)能(neng)，只不(bu)過一種(zhong)是熱儲(chu)能(neng)，一種(zhong)是電化學儲(chu)能(neng)。

熱量(liang)被(bei)留下來之后又該怎么發電？這(zhe)就要涉及到(dao)透(tou)平(ping)機(ji)，也(ye)就是(shi)蒸(zheng)汽(qi)輪機(ji)。高溫熔(rong)鹽被(bei)送至蒸(zheng)汽(qi)發生器，產(chan)生出(chu)高溫高壓的蒸(zheng)汽(qi)，推動蒸(zheng)汽(qi)輪機(ji)發電機(ji)組發電，光能就被(bei)轉化為了(le)電能。

不過在(zai)光(guang)熱發電四大系(xi)(xi)統模(mo)式中，有一種發電系(xi)(xi)統比較獨特(te)，即并(bing)不依(yi)賴蒸(zheng)汽輪機(ji)，而是靠(kao)一種外(wai)燃機(ji)“斯特(te)林(lin)發動機(ji)”發電的碟式光(guang)熱系(xi)(xi)統。

碟式光熱(re)系統就像一個“大鍋蓋(gai)”，它不(bu)需要大范圍集熱(re)，只用一個獨(du)立的(de)模塊(kuai)就能(neng)進行(xing)熱(re)電(dian)(dian)轉(zhuan)換(huan)。在它的(de)反射鏡(jing)焦點處，放置著一臺斯特林熱(re)機，可以直接把收集的(de)熱(re)能(neng)用來(lai)驅動氫(qing)氣(qi)或氦氣(qi)等工質來(lai)反復膨脹(zhang)做功，實現熱(re)能(neng)到(dao)機械能(neng)再到(dao)電(dian)(dian)能(neng)的(de)快速轉(zhuan)換(huan)。

但問題(ti)是(shi)，碟(die)式光熱(re)系(xi)(xi)統(tong)(tong)太像(xiang)光伏(fu)了，搭載了一(yi)個(ge)斯(si)特(te)林熱(re)機后(hou)，單獨一(yi)個(ge)模塊是(shi)沒(mei)有空間再去(qu)安裝(zhuang)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的，熱(re)能(neng)(neng)(neng)不(bu)當(dang)即利用就(jiu)浪費、沒(mei)有陽光就(jiu)失去(qu)發(fa)電(dian)能(neng)(neng)(neng)力。因此(ci)，盡(jin)管碟(die)式光熱(re)系(xi)(xi)統(tong)(tong)的聚(ju)光效率(lv)極高，也(ye)吸(xi)引不(bu)了能(neng)(neng)(neng)源產業的投(tou)資(zi)，畢竟(jing)沒(mei)必要去(qu)發(fa)展一(yi)種和光伏(fu)差不(bu)多，卻更加昂貴且不(bu)夠成(cheng)熟的發(fa)電(dian)系(xi)(xi)統(tong)(tong)。

但是塔式(shi)光(guang)(guang)熱(re)系統不(bu)一樣，相比于同樣利用太陽光(guang)(guang)的(de)(de)光(guang)(guang)伏發(fa)電(dian)，它的(de)(de)優勢并不(bu)是發(fa)電(dian)效率高(gao)出多(duo)少(shao)，而是在于其能實現(xian)熱(re)量的(de)(de)長時間儲存，在夜晚沒有光(guang)(guang)照的(de)(de)情況下，依(yi)然(ran)可以不(bu)間斷地輸出電(dian)力。

另外，瓜州這個項目雖然設(she)置成雙(shuang)塔(ta)，但(dan)共(gong)用一(yi)臺汽輪發電(dian)機，雙(shuang)塔(ta)的作用是為了提(ti)升(sheng)發電(dian)效率(lv)、發電(dian)量以及儲能量。這兩個吸熱(re)塔(ta)一(yi)個東塔(ta)，一(yi)個西(xi)塔(ta)，中間相交重合(he)部分的定日鏡在上午會(hui)把太陽(yang)光反(fan)(fan)射到東塔(ta)上，下午就調轉(zhuan)鏡面，把光反(fan)(fan)射到西(xi)塔(ta)上。這種(zhong)方式能對發電(dian)效率(lv)有多大(da)提(ti)升(sheng)還要等真正投產發電(dian)后才能確定。

03

貴是最大阻礙

盡(jin)管相比(bi)于光伏(fu)，光熱(re)系統有一(yi)定的技術優勢，但(dan)從產業的發展(zhan)角度(du)來看，光熱(re)還(huan)是太(tai)小(xiao)眾，無論是裝機量還(huan)是度(du)電成本都還(huan)有很大提升空間。

我國的光熱發(fa)電技術(shu)發(fa)展(zhan)起步較晚，國務院國資委研(yan)究中心主任衣學東曾在(zai)公開討(tao)論中提到關鍵技術(shu)突破的重要(yao)性，“雖(sui)然目前(qian)光熱發(fa)電設(she)備和材料(liao)國產化率達到90%以上，但部分零(ling)部件如熔鹽閥等主要(yao)還是依(yi)靠進口。”

截至去年年底，中國內(nei)地光(guang)(guang)熱發(fa)(fa)(fa)電機組(zu)裝機容(rong)量(liang)總共才58.8萬千瓦(wa)(wa)(wa)（kW），而(er)我國去年全(quan)年光(guang)(guang)新(xin)增(zeng)的光(guang)(guang)伏裝機量(liang)就達到(dao)了220吉瓦(wa)(wa)(wa)（gW，1吉瓦(wa)(wa)(wa)=100萬千瓦(wa)(wa)(wa)）。2023年3月，國家能源局發(fa)(fa)(fa)布《關(guan)于推(tui)動光(guang)(guang)熱發(fa)(fa)(fa)電規模(mo)化發(fa)(fa)(fa)展有關(guan)事項的通知》，算是為這個小眾賽(sai)道吃(chi)了顆定(ding)心丸：《通知》提到(dao)要力(li)爭“十四五”期間(jian)，全(quan)國光(guang)(guang)熱發(fa)(fa)(fa)電每年新(xin)增(zeng)開工規模(mo)達到(dao)300萬千瓦(wa)(wa)(wa)左(zuo)右(you)。

其實業(ye)界(jie)普遍并(bing)不認(ren)為光熱能(neng)夠替代光伏，因為它太(tai)貴了。根據國(guo)際可再生能(neng)源際署發(fa)布的報告顯示，光熱發(fa)電(dian)(dian)路線的度電(dian)(dian)成(cheng)本高達0.108美元(yuan)/千(qian)瓦(wa)時(shi)(shi)，而同期的光伏度電(dian)(dian)成(cheng)本僅為0.056美元(yuan)/千(qian)瓦(wa)時(shi)(shi)，海上風電(dian)(dian)和水電(dian)(dian)為0.084美元(yuan)/千(qian)瓦(wa)時(shi)(shi)和0.044美元(yuan)/千(qian)瓦(wa)時(shi)(shi)，相比之(zhi)下。光熱貴得(de)有(you)點太(tai)突出了。

貴的(de)主要(yao)原因(yin)在于初(chu)始成(cheng)(cheng)本，以目前常見(jian)的(de)10萬千瓦(wa)裝(zhuang)機、8小時儲熱的(de)塔式光熱電(dian)(dian)站為(wei)例，單位千瓦(wa)造價最低也要(yao)1.2萬元，最高能(neng)接近2萬元。大面積的(de)聚光系(xi)統(tong)，再(zai)加上吸熱與(yu)儲熱系(xi)統(tong)，能(neng)占到整個電(dian)(dian)站成(cheng)(cheng)本的(de)八成(cheng)(cheng)以上。

所(suo)以現(xian)在光(guang)熱的(de)(de)(de)出(chu)現(xian)一(yi)般是伴(ban)隨(sui)著光(guang)伏、風(feng)電(dian)(dian)等新能(neng)源(yuan)項(xiang)目，起到一(yi)個優勢(shi)互補作(zuo)用。光(guang)熱發(fa)(fa)電(dian)(dian)系(xi)統輸出(chu)的(de)(de)(de)是交流(liu)電(dian)(dian)，可以視為一(yi)個小型發(fa)(fa)電(dian)(dian)廠，擁有(you)更好的(de)(de)(de)調峰性能(neng)。瓜州項(xiang)目其實也是由(you)40萬(wan)千瓦(wa)風(feng)電(dian)(dian)、20萬(wan)千瓦(wa)光(guang)伏以及10萬(wan)千瓦(wa)光(guang)熱發(fa)(fa)電(dian)(dian)共同構成的(de)(de)(de)，未來這種新能(neng)源(yuan)大基地(di)模式在地(di)廣人稀、光(guang)熱風(feng)電(dian)(dian)充足的(de)(de)(de)地(di)方還是有(you)用武之地(di)的(de)(de)(de)。