有关太阳能光热发电现状及前景的分析

有关太阳能光热发电现状及前景的分析

摘要：作为一种清洁的可再生能源，太阳能是未来社会重要的理想能源之一，

在未来的能源战略中占有非常关键的地位。目前，太阳能发电技术主要有两类：

太阳能光伏发电技术和太阳能光热发电技术。近年来，太阳能光伏发电技术日趋

成熟，达到了商业使用所要求的能级。其优点是设备简单易行，但也有着电能难

以储存，太阳光不稳定对电网产生冲击的缺点，这必将使得单一的光伏发电在不

久的将来遭遇发展瓶颈。而太阳能光热发电凭借其可储热、可调峰、可连续发电

的优点，逐渐成为可再生能源领域研发和投资的热点。本文主要探讨了太阳能的

光热发电的几种系统，并分析了太阳能光热发电的现状及前景，以供参考。

关键词：太阳能光热发电；现状；前景

1简述太阳能的光热发电系统

太阳能光热发电技术包括了槽式太阳能光热发电、塔式太阳能光热发电、蝶

式太阳能光热发电以及线性菲涅尔式太阳能热发电系统。下面就对这几种发电技

术展开叙述。

1.1槽式发电系统

槽式发电系统指的是利用槽式抛物面中的聚光装置聚光，以此进行太阳能光

热发电的一种系统。本系统通常是由热机发电装置、辅助能源装置、蓄热装置以

及聚光集热装置等组合而成。槽式抛物面把太阳光聚成一条焦线，并在该焦线上

配备管型集热器，用来吸收太阳能。通常，所有槽式聚光器采取的是串并联成方式。此外，槽式聚光器能够跟踪太阳辐射。槽式发电系统采取的是双回路设计，

动力蒸汽回路与集热油回路相分离，在通过换热器后，进行热量交换，从储油罐

内将低温导热油泵入槽式集热场，进行加热处理，然后利用再热装置、过热装置、蒸发装置及预热装置等，把采集到的所有太阳热能送至蒸汽设置中，最后进入到

汽轮机内做功。在太阳能的供应量不足的情况下，用辅助加热器，加热导热油，

以保证槽式发电系统的稳定运行。

1.2塔式发电系统

塔式太阳能光热发电系统也称为集中式太阳能光热发电。利用定日镜将太阳

光聚焦在中心吸热塔的吸热器上。聚焦的辐射能转变成热能，然后传递给热力循

环的工质，再驱动汽轮机做功发电。塔式太阳能热发电系统具有聚光比和工作温

度高、热传递路程短、热损耗少、系统综合效率高等特点，非常适合于大规模、

大容量商业化应用。但是塔式太阳能热发电系统一次性投人大，每台定日镜都需

要一个单独的二维跟踪机构，装置结构和控制系统复杂，维护成本比较高。

1.3蝶式发电系统

蝶式发电系统利用的是旋转抛物面的反射镜，把太阳光聚在焦点中，太阳能

接收器聚集温度高的热量，利用驱动汽车轮作为加热工质，把热能转化成电能。

蝶式发电系统主要有接收器、旋转抛物面的反射镜、蓄热系统及跟踪器这四个部

分组合而成。

1.4线性菲涅尔式太阳能热发电系统

线性菲涅尔式太阳能热发电系统与槽式热发电系统类似，但是结构更为简单，而且吸热管无需进行真空处理，降低了技术成本和难度，但是总体效率不高。

2太阳能光热发电现况

2.1技术突破存在瓶颈，升级较为缓慢

光热发电产业发展前景可期，然而技术方面却没有突破性的升级。纵观世界

范围，发达国家的光热发电领域时常出现技术上的阶段性突破，从而得以提高发

电质量。而国内发电产业的发展主要仍依靠规模化的低端运作。槽式太阳能热发

电技术是目前最为成熟，也广泛应用于商业化的太阳能光热发电技术，其整体装

置所需的构件较为简洁，聚光器部件加工简单成本不高，易形成批量生产。光热

虽属于新能源范畴，但其参照标尺并非光伏及风电，而是传统燃煤电站。其自身

储能属性决定了光热发电（这里仅泛指自带储能的电站，斯特林碟式不做分析）

可以平稳输出。因此，风电光伏范畴内的优势，如弃风弃光，并不适用于光热发电。无论塔式还是槽式，工艺相对复杂，目前能掌握此核心技术的在国际上也不

为多见。相较来说，光伏只有光伏组件+逆变器两种必要器件，光热按技术流派

要么是集热器+热交换器+汽轮机+加发电机，要么就是集热器+斯特林发动机+发

电机。显然不如光伏简洁，各环节的标准化需要多个相关行业完成大量的匹配工作。

2.2DNI相较海外光热市场偏低

从最基本的光资源角度看，根据国外文献资料，定义DNI值在

1800kWh/m2/yr以上的地区适宜建设太阳能热发电站，

1600kWh/m2/yr~1800kWh/m2/yr的地区可以建设太阳能热发电站。据CSPPLAZA 《从DNI角度看二批光热示范项目可能集中在哪些区域？》一文，我国目前正在

开展示范项目开发的大部分地区的DNI值在1800kWh/m2/yr左右，多风沙、扬尘、冬季气温极低，昼夜温差较大，同等发电量，需要投资更高，从而提高了发电成本。同时，这样的建设环境对电站建设和运维要求也更高。涉及高温熔融材料，

除斯特林式之外，在人口密集区域建设目前较为困难，而国内适合建设的区域大

多已经弃风弃光很严重了。

2.3行业门槛相对略高，专业经验不足

我国的光热发电产业起步比较晚，但是，在建设和规划的光热发电装机容量

早已位居于世界前列。我们的技术还不成熟，依然缺乏经验，尤其是大规模设计

作业的经验，这些经验都需要后期的操作去累积。我国的太阳能资源丰富，主要

是我国西部以及山西北部以上地区，近几年来，太阳能的推广在我国境内开始大

规模的发展。缺乏经验的我们更多的还是盘踞于我国西部，其他的项目不足

1MW，这样的“大规模”就是缺乏经验的表现。

2.4市场尚不成熟，运作过程较为繁琐缓慢

成熟的市场标志着一个产业的成熟，而目前太阳能光热发电项目尚不具备完

整的系统和成熟的市场，国内当下光热发电应用的范围仍较为狭窄，多处于探索

尝试阶段。国家的首批示范电站的电价是1.15元/度，这个价格，也使得不少谨

慎的投资者略有退缩，同时更淘汰掉一批浑水摸鱼的投资者，而当前，首批项目

的关键点在于融资环节。未来1-2年，如果首批开工的几个电站能顺利发电并平

稳运行，大范围上马光热电站将顺势而为。

3国内太阳能光热发电产业前景展望

太阳能光热发电方式具有与现有电网匹配性好、光电转化率高、可连续稳定

和调峰发电的能力等其他发电方式不可比拟的优势，因此成为近年来新能源领域

开发应用的热点，呈现出一种蓬勃发展的景象。太阳能光热发电技术在未来的研

发和应用中，将朝着“高参数、大容量、连续发电”这３个技术方面发展。高参数

即为聚光比高、运行温度高和热电转换效率高。因此必须在高反射率高精度反射镜、高精密度跟踪控制系统、高热流密度下的传热、太阳能热电转换等核心技术

和关键设备的研制中，加大研发力度。