光熱發(fā)電現(xiàn)狀
2013年，光熱發(fā)電延續(xù)了往年強勁的發(fā)展勢頭，全球新增裝機90萬千瓦，同比增長36%，累計裝機達到342.5萬千瓦。2008~2013年期間，全球光熱發(fā)電年均裝機增長率達到50%左右。
西班牙以及美國光熱發(fā)電成就突出。截至2013年底，西班牙光熱發(fā)電累計裝機230萬千瓦，位居全球首位，但是由于政策變化，西班牙在2013年并無新建項目。美國成為2013年新增裝機最快的國家。2013年美國新增裝機37.5萬千瓦，累計裝機接近90萬千瓦，在建項目接近100萬千瓦。其他地區(qū)光熱發(fā)電裝機共計接近25萬千瓦，包括沙特10萬千瓦、印度5萬千瓦以及中國10萬千瓦。2013年，美國亞利桑那州建成了世界最大的塔式電站———Solana電站（規(guī)模為25萬千瓦），也是美國第一個配備儲熱裝置的光熱電站。2014年2月，美國投產(chǎn)了世界規(guī)模最大的光熱電站Ivanpah（采用塔式技術），裝機達到了39.2萬千瓦。
我國光熱發(fā)電剛剛起步，相關工作進展較為緩慢。2011年，大唐新能源中標鄂爾多斯5萬千瓦槽式光熱電站，但由于電價不合理，遲遲未動工。各大電力企業(yè)以及投資商紛紛跑馬圈地，但由于政策不明朗，截至2013年底，我國光熱發(fā)電累計裝機僅為1.4萬千瓦。雖然有許多項目正在籌備，但考慮政策以及其他因素影響，2013年僅有中控集團的德令哈1萬千瓦項目以及其他小型實驗項目開工建設。
2014年，我國有關部門逐漸重視光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國家發(fā)改委、國家能源局、電規(guī)總院等部門于2月18日組織召開了光熱發(fā)電示范項目電價政策座談會、4月29日組織召開了光熱發(fā)電示范項目技術要求即申請報告大綱征求意見討論會。這兩次會議對推進我國光熱發(fā)電示范項目建設的相關問題進行了重點研討。同年6月6日，國家能源局委托電規(guī)總院以及其他機構對光熱發(fā)電行業(yè)進行調(diào)研，結果顯示我國90%以上設備可實現(xiàn)國產(chǎn)化。上述舉措被業(yè)界認為是光熱發(fā)電啟動的重要信號。目前多數(shù)光熱發(fā)電企業(yè)已經(jīng)開始動工，光熱發(fā)電有望迎來發(fā)展機遇。
光熱發(fā)電技術進展
光熱發(fā)電是可再生能源發(fā)電中的一種新興技術。根據(jù)聚光及集光的特點，可簡單將其分為四類：碟式、塔式、槽式以及線性菲涅爾式。2013年新增裝機主要以槽式類型為主，塔式技術從2014年開始也逐步興起，菲涅爾式以及碟式技術目前仍處于前期研發(fā)階段。各類型具體介紹及特點見下表。
槽式技術是目前最為常用的一種發(fā)電技術。槽式系統(tǒng)采用線聚焦的方式，利用槽式拋物面聚光鏡將太陽光聚焦到集熱真空管上，加熱其中工質(zhì)進行發(fā)電。
線性菲涅爾式發(fā)電技術類似于槽式技術，只是利用菲涅爾結構的聚光鏡替代了拋面鏡。菲涅爾式集熱系統(tǒng)聚焦比較小，溫度提升有限，效率相比槽式較低，目前應用范圍有限。
塔式技術屬于點聚焦方式，利用眾多定日鏡將太陽輻射光反射并聚集至塔頂?shù)奈掌髦?，加熱其中介質(zhì)進行發(fā)電。塔式發(fā)電技術規(guī)模大、熱損耗小、溫度高以及效率高，是大型光熱電站的重要選擇之一，愈加受到各國重視。
碟式發(fā)電技術屬于點聚焦方式，利用拋物面鏡將太陽光聚焦到接收器內(nèi)，加熱其中介質(zhì)，從而驅動發(fā)電機發(fā)電。多數(shù)情況下，碟式技術通常與斯特林發(fā)電機配套使用，由于略去加熱工質(zhì)這一環(huán)節(jié)，整體發(fā)電效率最高。但由于碟式拋物面鏡較小，功率一般在1～50千瓦左右，適合分布式發(fā)電。
目前我國光熱發(fā)電處于試驗階段，但是與國外相比并無明顯差距。我國在部分環(huán)節(jié)已經(jīng)具備了技術優(yōu)勢，目前欠缺的只是運行經(jīng)驗。電規(guī)總院調(diào)研結果顯示，我國光熱發(fā)電領域90%的設備完全可實現(xiàn)國產(chǎn)化，僅高溫熔鹽泵以及導熱油泵等設備需要進口。根據(jù)預測，若我國光熱發(fā)電能夠實現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展，光熱發(fā)電設備完全可以實現(xiàn)100%國產(chǎn)化。進一步提高我國光熱發(fā)電技術競爭力，目前需要參考國外相關技術標準，結合我國實際，制定具有我國自身特點的技術標準。
光熱發(fā)電的經(jīng)濟性
經(jīng)濟性是衡量發(fā)電技術競爭力的主要指標之一。目前世界各國光照資源、地理環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展以及其他方面各有差異，各國光熱發(fā)電造價各有不同，而且其電價遠高于煤電電價。部分機構預測，未來世界光熱發(fā)電成本具有較大的下降潛力。
國際光熱發(fā)電經(jīng)濟性現(xiàn)狀
根據(jù)統(tǒng)計，主要國家的光熱發(fā)電電價位于1.11~2.8元/千瓦時之間，這與各國光照資源、設備造價以及技術水平等因素密切相關。其中印度與摩洛哥電價分別低至1.16元/千瓦時以及1.11元/千瓦時。國際能源署相關數(shù)據(jù)顯示，目前主要國家光熱發(fā)電造價為4000~8000美元/千瓦，具體根據(jù)勞動力成本、土地成本、技術、光照資源以及其他因素決定。例如，美國三大典型光熱電站lvanpah電站（13.9萬千瓦）、Solana電站（28萬千瓦~6小時儲熱）以及Crescent Dunes電站（11萬千瓦~10小時儲熱）的單位千瓦造價分別為5600美元、7600美元以及9000美元。2013年我國投產(chǎn)的中控德令哈項目，單位千瓦造價已經(jīng)降至3200美元。
國際能源署研究顯示，光熱電站具有顯著的規(guī)模效應。電站裝機從5萬千瓦增至10萬千瓦，造價將下降12%（槽式電站），增至20萬千瓦時，造價下降20%。光熱發(fā)電累計裝機容量翻倍后，發(fā)電設備、輔機以及電網(wǎng)建設成本等下降幅度可達20%~25%。總體考慮，2010~2020年期間，光熱發(fā)電成本有望下降30%~40%。
美國能源部設定目標顯示，2015年光熱機組經(jīng)濟性可與腰荷燃煤機組相競爭（電價為0.1美元/兆瓦時），2020年爭取與基荷燃煤機組相競爭（0.05美元/兆瓦時）。
我國光熱發(fā)電經(jīng)濟性現(xiàn)狀
學習曲線模型是國際主要機構預測成本走勢常用的一種方法。目前，國際能源署、美國可再生能源實驗室、美國能源信息署、德國Fraunhofer實驗室以及我國部分研究機構，均將學習曲線模型用于對可再生能源成本的預測。我們可通過學習曲線模型預測光熱電站成本，并進一步分析光熱發(fā)電平準化發(fā)電成本（Levelized Costof Electricity，LCOE）。
造價初始值確定。我國光熱裝機總規(guī)模較小，數(shù)量也較少（截至2013年總裝機1.4萬千瓦，共有6座電站），而且早期電站主要處于探索階段（如八達嶺光熱示范電站總裝機0.1萬千瓦，總造價1.2億元，單位千瓦造價12萬元）。鑒于此，本文以已建項目造價為基礎，并考慮其他因素影響，假定2015年光熱發(fā)電造價為1.8~2.5萬元/千瓦。另外，由于儲熱工質(zhì)類型、儲熱容量以及發(fā)電類型等對光熱發(fā)電造價影響較大，例如部分企業(yè)配備了15小時熔鹽儲熱，預計造價達到4萬元/千瓦，此類特殊情況不予考慮。
裝機容量及其他參數(shù)確定。太陽能發(fā)展“十二五”規(guī)劃顯示，2015年我國光熱發(fā)電累計裝機達到100萬千瓦，2020年達到300萬千瓦。根據(jù)目前進度，2015年目標難以實現(xiàn)，本文將2015年裝機設定為50萬千瓦，并作為初始值進行計算。光熱發(fā)電小時數(shù)為2500小時1，貼現(xiàn)率為6.25%，總運維成本借鑒IEA研究成果，取值為20%總造價。
情景設定。我國光熱發(fā)電剛剛起步，考慮多種因素影響，本文在5%、10%以及15%的學習率的情景下分別預測2020年光熱發(fā)電造價。
5%學習率情景：截至2013年底，我國光熱發(fā)電裝機僅為1.388萬千瓦，2015年需要達到50萬千瓦（規(guī)劃為100萬千瓦，本文采用50萬千瓦），建設速度較快，學習曲線效應短期內(nèi)難以快速發(fā)揮，本文暫以5%（0~10%之間）學習率予以替代。
10%學習率情景：借鑒IEA光熱路線圖研究成果。
15%學習率情景：采用更為激進的情景。計算結果如下表所示。
學習率為5%時，2020年，光熱發(fā)電造價將降至1.58～2.19萬元/千瓦，LCOE將降至0.67~0.93元/千瓦時；學習率為10%時，光熱發(fā)電造價將降至1.37~1.90萬元/千瓦，LCOE將降至0.59~0.81元/千瓦時；學習率為15%時，光熱發(fā)電造價將降至1.18~1.64萬元/千瓦，LCOE將降至0.5～0.7元/千瓦時。
借鑒IEA研究成果，我國光熱發(fā)電實現(xiàn)10%學習率情景較為樂觀。但2020年光熱發(fā)電相比煤電競爭力仍然較差。努力實現(xiàn)15%學習率情景，需要更加重視發(fā)展速度與規(guī)劃目標，從管理、勞動者素質(zhì)、加工工藝等多方面努力提升。
積極推進我國光熱發(fā)電發(fā)展
光熱發(fā)電是我國可再生能源發(fā)電的重要組成部分。我國雖然對光熱發(fā)電給予了多方面支持，包括技術研發(fā)、項目示范、電量全額收購等，但未能真正推動光熱發(fā)電的發(fā)展。截至2013年底，我國光熱發(fā)電裝機累計僅為1.388萬千瓦，實現(xiàn)2015年100萬千瓦裝機目標的可能性不大，若其他政策措施未能及時出臺或落實，2020年300萬千瓦目標也將受到影響。為推動我國光熱發(fā)電行業(yè)健康發(fā)展，提出建議如下。
明確發(fā)展路線，把握發(fā)展節(jié)奏。2014年光熱發(fā)電利好信號出現(xiàn)之后，光熱發(fā)電相關企業(yè)數(shù)量逐漸增多，投資機構普遍關注，均對光熱發(fā)電充滿熱情，若電價政策能夠明朗，預計光熱發(fā)電有望加快。目前我國光熱發(fā)電技術運行經(jīng)驗缺乏，技術缺陷暫未充分暴露，目前需要充分吸取光伏與風電發(fā)展經(jīng)驗教訓，未雨綢繆，盡快明確發(fā)展路線，制定合理目標，不斷積累經(jīng)驗，促進光熱產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
建立公平、公正的比較機制。成本高是光熱發(fā)電發(fā)展緩慢的主要原因之一。與光伏、風電等可再生能源相比，光熱發(fā)電的儲熱優(yōu)勢未在成本比較中體現(xiàn)；與煤電相比，排污成本、溫室氣體排放成本以及資源稀缺成本等未在成本中體現(xiàn)?？梢娢茨茉谕黄脚_上進行比較，是光熱發(fā)電“成本高”的主要原因之一。建議完善電價核算機制，準確制定輔助服務電價，挖掘光熱發(fā)電輔助服務潛力，發(fā)揮光熱與光伏、風電等互補發(fā)展模式優(yōu)勢。
通過多項措施進一步降低光熱發(fā)電成本。通過計算，在15%學習率的情景下，2020年光熱發(fā)電仍然難以與煤電相競爭。降低光熱發(fā)電造價，需要制定合理的規(guī)劃目標與年度發(fā)展規(guī)模，不斷提升勞動者素質(zhì)，進一步提升學習率；以示范電站為依托，推動并不斷完善技術標準制定，加快技術創(chuàng)新；成立戰(zhàn)略聯(lián)盟，凝聚合力，加快相關技術國產(chǎn)化進程，進一步降低成本；在探索過程中，注重經(jīng)驗積累，尋求技術可靠、成本低廉的發(fā)展路徑。
完善促進光熱發(fā)電發(fā)展的政策措施。我國光熱發(fā)電處于試驗階段，企業(yè)面臨各種風險，前期投資可能難以收回。鑒于此，建議完善保障機制，相關部門為企業(yè)承擔部分投資風險；繼續(xù)加大科研基金供給，提高企業(yè)以及相關科研機構創(chuàng)新性以及技術研發(fā)的積極性；盡快出臺稅收優(yōu)惠、投資補貼以及合理的電價政策。
