太陽(yáng)能光熱發(fā)電潛力大 可減弱巨大碳排放壓力

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)近年來(lái)獲得了爆炸性的增長(zhǎng)，主要原因是光伏系統(tǒng)的價(jià)格在過(guò)去的25年中下降了99%左右，這無(wú)疑是一個(gè)令人震驚的數(shù)字。但與此同時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的另一種形式——太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)則只能占據(jù)太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)的很小一部分。

但I(xiàn)EA(國(guó)際能源署)則表示光熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展?jié)摿艽?，因?yàn)楣鉄岚l(fā)電技術(shù)可配置高效儲(chǔ)熱系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)使其未來(lái)在降低成本方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，而且儲(chǔ)熱系統(tǒng)的配置還可以使光熱電站在日落之后很長(zhǎng)一段時(shí)間里繼續(xù)提供電力。IEA此前公布的2014光熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展路線圖預(yù)計(jì)，到2050年全球用電量的11%將由光熱發(fā)電技術(shù)來(lái)提供。而近年來(lái)光熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展熱度不斷提高的事實(shí)也符合這一大的趨勢(shì)，同時(shí)也預(yù)示著光熱發(fā)電的發(fā)展前景將一片光明。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，光熱電站的工作原理就是利用反射鏡來(lái)聚集陽(yáng)光，然后將光能轉(zhuǎn)化成熱能加熱液體介質(zhì)生成蒸汽從而推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。例如目前發(fā)展速度很快的塔式光熱發(fā)電技術(shù)主要是通過(guò)采用可雙維跟蹤的定日鏡將陽(yáng)光聚集到中央集熱器上來(lái)進(jìn)行集熱和發(fā)電。另外發(fā)展相對(duì)更加成熟的槽式光熱發(fā)電技術(shù)則是把陽(yáng)光聚焦在裝滿導(dǎo)熱流體的集熱管上來(lái)進(jìn)行集熱和發(fā)電。

光熱發(fā)電技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵特性就是它產(chǎn)生的能量主要以熱能的方式來(lái)表現(xiàn)，而儲(chǔ)熱成本要比儲(chǔ)電成本低20倍到100倍，而且效率也更高。許多已投運(yùn)的商業(yè)化光熱電站已經(jīng)證實(shí)了光熱發(fā)電技術(shù)可以通過(guò)使用熔鹽來(lái)儲(chǔ)熱，而且儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)可達(dá)數(shù)小時(shí)之久。

那么目前光熱發(fā)電市場(chǎng)發(fā)展究竟如何呢?事實(shí)上，光熱發(fā)電的市場(chǎng)滲透的確比預(yù)期要慢，部分原因在于光伏發(fā)電的成本以驚人的速度下降著，但近年來(lái)我們欣喜地看到光熱發(fā)電裝機(jī)量正在顯著的增長(zhǎng)(見(jiàn)下圖)。

全球光熱發(fā)電裝機(jī)總量(1984年到2013年)

2014年一個(gè)獨(dú)立市場(chǎng)分析項(xiàng)目預(yù)計(jì)，在2014年到2020年間，全球光熱發(fā)電市場(chǎng)將會(huì)以復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)19.4%的速度獲得快速發(fā)展。2013年全球光熱發(fā)電市場(chǎng)總值為25億美元，按照上述項(xiàng)目預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，到2020年底，這個(gè)數(shù)值將會(huì)激增到87億美元。

此外，NREL(美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室)與IEA均表示，隨著光伏發(fā)電對(duì)電力市場(chǎng)的滲透更加深入，光熱發(fā)電可能將變得更有價(jià)值。2014年NREL進(jìn)行的一項(xiàng)研究顯示，配有儲(chǔ)熱系統(tǒng)的光熱發(fā)電項(xiàng)目“將會(huì)為加州公共事業(yè)規(guī)模的太陽(yáng)能項(xiàng)目每千瓦時(shí)增加5到6美分的額外價(jià)值，這將有利于加州在六年內(nèi)實(shí)現(xiàn)可再生能源供電量達(dá)到33%的目標(biāo)。”

可再生能源發(fā)電，尤其是光伏發(fā)電發(fā)展越快，光熱發(fā)電就越有價(jià)值。為什么這么說(shuō)呢?目前，光伏發(fā)電系統(tǒng)往往在電能最具價(jià)值的時(shí)間段里發(fā)電和供電，比如白天的用電高峰期，特別是在夏天，空調(diào)的用電量成為電力需求的主要部分。

但是一旦光伏發(fā)電總量達(dá)到地區(qū)全年發(fā)電量的10%到15%時(shí)，它的價(jià)值就沒(méi)那么高了。IEA認(rèn)為，當(dāng)這種情況普遍發(fā)生時(shí)(也許是2030年左右)，大規(guī)模的光熱發(fā)電項(xiàng)目將得到部署，因?yàn)楣鉄犭娬究梢耘渲酶咝У膬?chǔ)熱系統(tǒng)，可以在下午和晚上的用電需求高峰發(fā)電和供電，并以此彌補(bǔ)光伏發(fā)電的不足。

2014年，奧地利國(guó)際應(yīng)用系統(tǒng)研究所進(jìn)行的一項(xiàng)關(guān)于自然氣候變化的研究發(fā)現(xiàn)，在地中海地區(qū)，一個(gè)配置儲(chǔ)熱系統(tǒng)可連續(xù)供電的光熱發(fā)電項(xiàng)目可以提供當(dāng)前用電需求70%到80%的電力，而其與燃?xì)怆娬鞠啾纫矝](méi)有花費(fèi)更多的費(fèi)用。”同時(shí)，由斯坦福大學(xué)MarkJacobson教授主導(dǎo)的一項(xiàng)新的研究表明，在美國(guó)50個(gè)州所有清潔能源和可再生能源(包括風(fēng)電、水電和太陽(yáng)能等)供電量中，7.3%的電能是由伴有儲(chǔ)熱系統(tǒng)的光熱電站提供的，而且這部分電能主要用于調(diào)峰和維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性方面。

IEA2014年發(fā)布的太陽(yáng)能發(fā)電路線圖預(yù)計(jì)，在正確政策方針的引領(lǐng)下，再加上技術(shù)的不斷進(jìn)步，到2050年，全球總用電量的16%將由光伏發(fā)電來(lái)提供，而光熱發(fā)電則可以提供全球11%的電力需求量。

如果一切按照IEA所構(gòu)思的劇本進(jìn)行的話，到2050年，這些太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目每年將可減排二氧化碳60億噸多，這個(gè)數(shù)據(jù)超過(guò)了美國(guó)目前全國(guó)的二氧化碳排放量。換個(gè)說(shuō)法，這個(gè)數(shù)據(jù)將超過(guò)目前全世界范圍內(nèi)所有運(yùn)輸業(yè)直接排放的二氧化碳量。

在目前碳排放壓力巨大的環(huán)境下，還有哪些因素將會(huì)影響光熱發(fā)電未來(lái)光明的發(fā)展前景呢?按照目前形勢(shì)來(lái)看，如果蓄電池技術(shù)獲得重大突破，電力存儲(chǔ)成本顯著下降的話，這將成為可能。哪種技術(shù)才是最好的，只能讓時(shí)間來(lái)證明，讓我們拭目以待吧。