中国太阳能热发电产业的发展现状及前景.docx

新能源建设中国太阳能热发电产业的发展现状及前景唐海涛，周兵，向树民（西安兰石重工机械有限公司，陕西 西安 710065）摘 要： 主要阐述了太阳能热发电技术、国内外太阳能热发电产业的发展现状、国内热发电产业存在的问题，并提出了几点建议。最后，展望了国内热发电产业的发展前景。关键词： 太阳能；太阳能热发电；发展现状；可再生清洁能源中图分类号： tk511文献标识码： a文章编号： 2095-0802-(2014)12-0084-03development status and prospects of solar thermal power industry in chinatang hai-tao, zhou bing, xiang shu-min(xian lanshi heavy machinery co., ltd., xian 710065, shaanxi, china)abstract: mainly elaborated the solar thermal power technology, the development status of solar thermal power industry at home and abroad, and the problems of thermal power industry in china, made several suggestions, and looked into the future of the domestic development of thermal power industry finally.key words: solar energy；solar thermal power generation；development status；renewable clean energy或正在建设的太阳能热发电站的形式主要有：太阳能塔式发电系统、太阳能槽式发电系统、太阳能碟式发 电系统8和线性菲涅尔式太阳能热发电系统。塔式太阳能热发电系统由定日镜装置、高温接收 器、蓄热装置和发电系统四部分组成。定日镜负责采集太阳能，接收器负责将采集的太阳能转化为热能，热能 由蓄热装置收集，并由装置内的工作流体通过热力循环 将热能传输至动力设备 （汽轮机或燃气轮机） 并带动发电机发电，最终将热能转化成电能，如图1所示。0引言随着社会进步，人类对煤、石油等常规能源的无 节制开发和低效利用造成了其大量浪费，同时生态环 境也日益遭受到了严重污染，这极大威胁到了人类生 存空间并敲响了能源枯竭的警钟1，2。因此，人们把目 光转移到了寻找清洁可再生的新能源来替代常规能 源，让其作为未来社会发展的主要动力能源，这就使 得寻找新能源变成了当前世界的主要研究课题之一。 近年来，太阳能开发利用得到了各国政府大力支 持。在中国，太阳能也成为了能源战略的主要内容之 一3。太阳能热发电和太阳能光伏发电是太阳能发电 的两种基本方式4。具有低成本潜力的太阳能热发电 技术的快速发展5-7，对解决中国能源和环境问题具有重要意义。本文主要探讨太阳能热发电相关问题。1太阳能热发电技术简介太阳能热发电是将太阳 能聚集起来产生高温热 能，加热工作介质来驱动发电机发电，是光伏发电技 术以外另一有很大发展潜力的太阳能发电技术。按太 阳能采集方式划分，到目前为止，世界上已建成运行图 1 塔式太阳能热发电系统槽式太阳能热发电通过槽式聚光镜面将太阳光聚 焦在一条线上，在这条焦线上安装有管状集热器，以 吸收聚焦后的太阳辐射能，管内流体被加热后，流经 换热器加热工质，借助于蒸汽动力循环来发电，如图2所示。碟式太阳能热发电借助于双轴跟踪，抛物型碟式 镜面将接收的太阳能集中在其焦点的接收器上，接收 器吸收这部分辐射能并将其转换成热能。在接收器上收稿日期：2014-09-12第一作者简介：唐海涛，1984年生，男，陕西咸阳人，2011年 毕业于河北秦皇岛燕山大学机械电子工程专业，硕士。842014 年第 12 期唐海涛，等：中国太阳能热发电产业的发展现状及前景2014 年 12 月1.4 mw 的 puerto errado 1 电 站 和 30 mw 的 puertoerrado 2电站。西班牙2013年共计有3个50 mw级槽式 电站建成投运 ， 分 别 为 solaben 1 和 solaben 6 电 站 及villena电站，新增装机150 mw。另外尚有3个槽式太 阳能热发电站即将完成建成。至2013年底，美国总的已投运太阳能热发电项目 装机数量达到17个，总计在运行装机容量为815 mw。2013 年 新 增 装 机 为 280 mw。 包 括 ivanpah 和 crescentdunes、mojave solar、genesis solar在内的多个大规模 塔式和槽式电站目前均已接近完工，但未能在2013年实现投运。其中美国市场建成的槽式太阳能热发电站 装机达到776 mw，数量达到14个。塔式太阳能热发电站为2个，包括esolar的5 mw示范电站和coalinga辅助石油萃取项目，总计装机34 mw。线性菲涅尔太阳 能热发电站1个，装机5 mw。另外，印度总计在运行热发电站装机达到55 mw（含多个小型示范项 目）。阿 联 酋 2013 年 建 成 投 运 了图 2槽式太阳能热发电系统安装热电转换装置，如斯特林发动机或朗肯循环热机等，从而将热能转换成电能，如图3所示。1002.2mw的shams1槽式电站，实现较大跨越。国内热发电产业发展现状随着太阳能热发电技术发展，目前国内已基本具图 3 碟式太阳能热发电系统线性菲涅耳式太阳能热发电系统是通过跟踪太阳 运动的条形反射镜将太阳辐射聚集到吸热管上，加热 传热流体，并通过热力循环进行发电的系统，如图4 所示。有可全部生产太阳能热发电关键和主要装备的条件，甚至一些部件具备了商业生产条件，太阳能热发电产 业链也逐步形成。其中以槽式真空管和玻璃反射镜更为突出，国内槽式真空管生产厂家已超过14家，反射镜厂家也超过7家，有些厂家的产品已经通过国外专 业检测机构检测，检测性能参数达到国际水平。据不完全统计，中国已经搭建太阳能高温集热系统共22个，其中2个采用汽轮机发电系统：中科院电 工所1 mw塔式电站和上海益科博公司三亚电站。1个采用160 kw螺杆机发电系统，由兰州大成科技公司建设，位于兰州新区。另外，青海中控太阳能公司也 已经完成一期塔式系统工程建设，其容量为10 mw。 目前国内筹划推进的商业化太阳能热发电项目总装机容量约886 mw。图 4 线性菲涅尔太阳能热发电系统2太阳能热发电产业的发展现状2.1国外热发电产业发展现状据cspplaza研究中心统计，全球太阳能热发电 装机容量稳步上升，截至2013年底，全球太阳能热发电市场已投运装机容量达到约3 320 mw，新增装机 约606 mw。包括商业化电站和实验示范项目在内的太阳能热发电项目数量总计达到120个左右。西班牙和美国仍是主要市场：西班牙总的已投运光热电站装 机数量达到48个，总计在运行装机容量为2 205 mw。 槽式太阳能热发电站装机达到2 122.5 mw，共计包括42个50 mw级槽式电站和1个22.5 mw光热生物质联合循环电站。已投运商业化塔式太阳能热发电站装 机为51 mw，分别为10 mw的ps10、20 mw的 ps20和20 mw的gemasolar电站。另外包括2个商业化线性菲涅尔太阳能热发电站，总装机为31.4 mw，分别为3国内太阳能热发电产业存在的问题及建议太阳能热发电技术日益成熟，也使得中国的产业 链越来越完善。但总体来说，中国太阳能热发电还是 发展缓慢，造成其发展缓慢的原因可归结为两方面： a) 太阳能热发电技术方面出现障碍；b) 国家热发电 政策出现瓶颈。太阳能热发电技术出现的问题主要有：a) 太阳能 热发电站是一个集合了光学、热学、材料及机械等多 个技术领域，需跨学科、跨领域的系统集成技术，而中国在系统集成方面缺乏经验；b) 热发电产业链中的核心技术有待突破，目前中国在这些关键技术和设备 上还处于研发和试制阶段，这也成为中国太阳能热发852014 年第 12 期2014 年 12 月电规模化发展的重要制约因素；c) 热发电中涉及的关键设备和产品，国内尚无相关的标准和检测平台，导 致电站在建设时，对这些国内设备的应用还存在疑 虑；d) 目前国内对于太阳能观测系统建立不完善，使 得太阳能直射资源数据不足，导致热发电站无法规模 化；e) 太阳能热发电还处于技术研发和示范阶段，技术支撑体系、技术标准等产业服务体系还处于空白。国家热发电政策瓶颈主要表现在：a) 技术研发政 策环境瓶颈方面，主要是工程化技术阶段研究支持缺 失；b) 材料和装备制造业的政策环境缺乏质量监督体系；c) 投资经营业政策环境出现电价政策不明朗、政策连续性不强；d) 电网接入政策方面，主要是电网规 划与电站规模规划协调不明确。针对太阳能热发电 中出现的问题，提出几点建 议：a) 加强国际交流，引进国外热发电站集成技术； 建立相关研究机构，吃透国外技术学以致用，掌握能适应中国气候条件的太阳能热发电站集成技术；b) 尽 快掌握并建立热发电中涉及的关键设备和产品的检测 平台，出台相关质量监督体系政策；c) 在太阳能丰富地区完善观测系统，提供直射资源数据为热发电站规模化建立打好基础；d) 建立合理完善的技术支撑体系 和技术标准等产业服务体系，明朗投资经营政策环境及明确电网长期规划和接入政策，为中国太阳能热发电站建立良好的环境及技术支撑。4 太阳能热发电产业的发展前景据国际能源署 （iea） 预测，在适度政策支持下， 预计到2050年，全球太阳能热发电累计装机容量将达 到1 089 gw，平均容量因子为50% （4 380 h/a），年 发电量4 770 twh，占全球电力生产11.3% （9.6%来 自于纯太阳能），其中，中国太阳能热发电电力生产 将占全球4%，年发电量约190 twh。在太阳能资源 非常好的地区，太阳能热发电有望成为具有竞争力的 大 容 量电源，到2020 年承担调峰和中间电力负荷， 2025年至2030年及以后承担基础负荷电力。所以，国内太阳能热发电产业，随着技术成熟，其具有广阔市 场前景。5结语虽然中国太阳能热发电产业比国外起步晚，发展 缓慢，目前具有商业化的热发电站装机容量小，但 是，在政府相关政策支持下，其具有巨大发展潜力及 相比光伏发电低成本的优势。由于刚起步发展，存在 问题是必然的，这就需要国家强力支持，才能使得热 发电行业平稳发展。同时，热发电站集成经验技术的 掌握、关键设备及产品核心技术突破及其检测平台、 质量监督系统的建立和技术标准化等服务系统的建立 等，都需国家大力支持发展。引进国外热发电站集成 技术，培养一批可以全面掌握先进热发电技术的人才 和重点扶持建立研发机构和检测平台，都有利于这些 关键性瓶颈的突破，对于国内热发电行业发展具有重 要意义。参考文献：1高 林.煤基化工动力多联产系统开拓研究d.北京：中国科学院，2005. 宿建峰，李和平，贠小银，等.太阳能热发电技术的发展现状 及主要问题j.华电技术，2009，31(4)：78-82.王大中.21 世纪中国能源科技发展展望m.北京：清华大学出版社，2007.于 静，车俊铁，张吉月.太阳能发电技术综述j.世界科技 研究与发展，2008，30(1)：56-59.manuel romero，reiner buck，james epacheco. an update on solar central receiver systems，projects andtechnologies j.asme j sol energy 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