分布式太陽能熱發電技術與產業發展分析*

王志峰　原郭豐**1　中國科學院電工研究所　北京　1001902　中國科學院太陽能熱利用與光伏系統重點實驗室　北京　100190

分布式太陽能熱發電技術與產業發展分析*

王志峰1，2原郭豐1，2**
1中國科學院電工研究所北京100190
2中國科學院太陽能熱利用與光伏系統重點實驗室北京100190

太陽能熱發電是一種電力輸出功率在時段上可控的可再生能源發電技術，是未來大比例可再生能源體系中重要的基礎電源和調峰電源。接近于用戶側、結合儲能、多能互補和能源梯級利用的分布式太陽能熱發電技術，可以大幅提高太陽能熱發電系統綜合利用效率，并為區域性用戶提供安全穩定的電-熱-冷聯供等綜合能源解決方案。文章簡要闡述了太陽能熱發電的技術特點與現狀，探討了未來我國太陽能熱發電技術與產業化發展方向，介紹了太陽能熱發電面臨的問題與挑戰。最后，對太陽能熱發電發展戰略提出了幾點建議。

太陽能熱發電，分布式，發展潛力，重點技術，政策建議

1　分布式太陽能熱發電技術特點

太陽能熱發電技術種類較多，本文所提的太陽能熱發電是將太陽能聚集后轉化為熱能，通過熱功轉換進行發電的技術［1］。根據收集太陽輻射方式的不同，太陽能熱發電根據聚光方式可分為塔式、拋物面槽式、碟式-斯特林和線性菲涅爾式等 4 種（圖1）。太陽能熱發電具有發電功率相對平穩可控、全生命周期二氧化碳排放極低、可與常規火電系統聯合運行、可以通過能源梯級利用實現能源高效綜合利用的可再生能源發電技術，近年來得到了較快發展［2-13］。

分布式能源系統的特征是可以獨立為用戶提供穩定的能源，因此本文所定義的分布式太陽能熱發電是指接近于用戶的、帶有儲熱或多能互補的、可脫離大電網獨立運行的、基于能源梯級利用，為用戶提供電-熱聯供綜合能源解決方案的太陽能熱發電系統。分布式太陽能熱發電系統是一個開放的、組建靈活的系統，系統主要由太陽能集熱、儲熱、熱功轉換、余熱利用等基本單元組成。分布式太陽能熱發電有 4 個主要特點，包括：

拋物面槽式

塔式

碟式

菲涅爾式

圖1　　4種主要太陽能熱發電技術形式與特點

（1）用戶側接近的分布式太陽能熱發電系統，有效避免了遠程輸配的電力損耗，并通過能源梯級利用、余熱利用等，在為用戶提供電力的同時提供熱能，并通過熱泵、海水淡化等末端設備與系統的應用，為區域建筑及工業生產生活提供熱能、制冷、淡水等，為區域性用戶提供安全穩定的電-熱聯供等綜合能源解決方案，分布式太陽能熱發電系統綜合能源利用效率基本可達到 50%以上。

（2）分布式太陽能熱發電系統可以與生物質、地熱等可再生能源互補，通過儲熱技術、熱電負荷比例調節等技術的應用，承擔區域能源基礎電力負荷與峰值負荷的供應、區域熱能供應，平抑區域內光伏、風電等可再生能源電力系統的波動性，形成穩定、可調控分布式大比例清潔能源供應系統，是可再生能源可持續發展最有希望的技術之一。

（3）分布式太陽能熱發電系統有助于緩解電力高峰負荷，提高電網供電安全。空調負荷幾乎占夏季用電總負荷的 25%，太陽能輻射資源與空調負荷時序特征的相近性，可以提升分布式太陽能電站在夏季峰值負荷中的調節作用，規避“拉閘限電”，保障用電安全。

（4）分布式太陽能熱發電系統可以有效減輕集中供電系統因戰爭及重大自然災害對大面積區域電網安全性影響程度。在主體電力供應系統已經形成規模的情況下，強調發展靈活性更強、效益更好的中小型聯供電站，有效地提高供電安全，彌補大電網在安全穩定性方面的不足，分布式太陽能熱發電站無論從可再生能源利用還是地域分布適用性方面無疑是最佳的選擇之一。

2　我國太陽能熱發電資源與潛力

太陽能熱發電電站選址可行性與發電成本，受到太陽直射輻射資源、地形、水資源、氣候條件、電網覆蓋、交通及地區社會經濟發展、土地規劃等多重因素的影響。表 1 為國際太陽能熱發電站選址一般性條件［2，8，9］。

表1　太陽能熱發電站選址一般性條件

由于我國日射觀測站稀少，且區域分布不均勻，國家氣象局能觀測直接輻射的一級站只有 17 個，目前我國還沒有全國范圍內法向直射輻射累積數據，中國氣象局風能太陽能資源中心以現有氣象臺站輻射觀測數據、衛星觀測數據，以及其他相關氣象觀測資料為基礎，對我國的太陽能法向直接輻射資源分布特征分析和宏觀評估（圖 2）。總體而言，我國西北地區、華北北部區域、青藏高原的太陽能資源豐富，其中青藏高原大部、內蒙古中西部、新疆東部部分地區，法向直接輻射最為豐富，年輻射量超過1800 kWh/（m2·a），西藏南部及內蒙古西部部分地區年輻射量超過2000 （m2·a）［3］。

中科院電工所對我國太陽能熱發電可開發潛力進行了評估，相關評估過程基于以下假設條件：

圖2　中國太陽法相直接輻射分布圖

（1）DNI 小于 5 千瓦時/（平方米 .天）的地區為不適宜區域；

（2）僅納入坡度小于 3% 的地形區域；

（3）排除城市、水體、受保護地區（如自然保護區），草地、牧區、農業區做 50% 考慮，森林和灌木區，可用率被定為 10%；

（4）太陽能電站的發電效率設定 15%，鏡場容積率設定 25%。

基于上述假設，分析結果顯示：我國 DNI ≥ 5 千瓦時/（平方米 .天），坡度 ≤ 3% 的太陽能熱發電可裝機潛力約 16 000 吉瓦。我國 DNI ≥ 7 千瓦時/（平方米 .天），坡度 ≤ 3% 的太陽能熱發電可裝機潛力約 1 400 吉瓦。就區域而言，青海、新疆、甘肅、內蒙、寧夏、西藏、陜西北部、山西北部等太陽能與土地資源豐富，為我國適合太陽能熱發電技術規模化發展的區域。

多聯供的分布式太陽能熱發電站，在提升系統綜合能源利用效率的同時，可以有效降低系統冷卻水耗，提升系統的經濟性并擴大區域選擇范圍。分布式太陽能熱發電站相關選址與建設條件分析，可以在微觀選址中進行綜合評估。

3　太陽能熱發電發展現狀與技術趨勢

3.1國際太陽能熱發電技術與產業發展現狀

最早的太陽能熱發電技術可以追溯到 19 世紀，美籍瑞典工程師發明了最早的太陽能槽式集熱器。1950 年蘇聯設計并建設了全球首座塔式太陽能熱發電實驗裝置，開始進行基礎性研究和探索。20 世紀 70 年代，歐美國家開始對太陽能熱發電進行廣泛性探索和研究，建成了多個太陽能熱發電站，并投入商業化運行。21 世紀初，隨著太陽能熱發電激勵政策的出臺，太陽能熱發電市場進入快速發展時期，截至 2014 年 12 月，西班牙商業化運行太陽能熱發電站總裝機容量達到 2 053.8 兆瓦電力（槽式電站 1 972.5 兆瓦電力、塔式電站 49.9 兆瓦電力、菲涅爾式電站 31.4 兆瓦電力）。阿聯酋、阿爾及利亞、埃及、摩洛哥和伊朗等分別有一座容量超過 10 兆瓦的商業化電站。全球在建太陽能熱發電裝機容量 2 058 兆瓦，開發容量為2 819 兆瓦［6］。面向分布式的太陽能電熱聯供、電水聯產技術，在國際上有不同程度的研究，但尚未有商業化應用。

目前，西班牙太陽能熱發電貢獻了超過 4% 的該國電力需求，同時在一天中太陽能熱發電與電力需求曲線的吻合度堪稱完美。根據西班牙 Ciem at 數據，2012 年 7 月11日下午5時西班牙太陽能熱發電尖峰電力貢獻率達到 4.1%（圖3），7 月15日當天太陽能熱發電對電網貢獻率達到3.2%，整個 7 月份太陽能熱發電并網電量 524 吉瓦時（圖4）［10］。

在國際太陽能熱發電產業化發展過程中，美國和西班牙等國培育并形成了成熟的曲面反射鏡、真空玻璃-金屬集熱管產業化生產技術、電站系統設計、集成與運行技術。國際能源署（IEA）于 2014 年 9 月 29 日在巴黎發布了太陽能發電 2014 版路線圖顯示，太陽能將在 2050 年領先于化石能源、風能、水能和核能，成為世界最大的電力來源，太陽能光伏、光熱發電系統將在 2050 年分別占全球發電總量的 16% 和 11%，可以減少 60 多億噸二氧化碳的排放。對于太陽能綠色供電，太陽能光伏全年供應 2 000 小時，而太陽能熱發電將供應其余的 4 000 小時，具有巨大價值。

圖3　西班牙 2012 年 7 月 11 日太陽能熱發電站電力輸出

圖4　西班牙 2012 年 7 月份太陽能熱發電站發電情況

3.2我國太陽能熱發電技術與產業發展現狀

中國太陽能熱發電起步較晚，國內多家研究機構一直在從事太陽能熱發電單元技術和基礎試驗研究，積累了一定的理論與實驗研究經驗。近幾年，我國在太陽能熱發電聚光集熱技術、高溫接收器技術等方面取得了突破性進展，已經示范運行了將近 50 座槽式太陽能集熱系統、3 個線性菲涅爾集熱系統，多臺套碟式聚光器和碟式-斯特林機發電系統。2012 年 7 月，中科院電工所為業主完成了1 兆瓦塔式示范電站建設，帶有 1 小時儲熱（圖5）。2013 年 10 月，浙江中控太陽能公司為業主在青海德令哈進行了10 兆瓦塔式電站，該電站采用天然氣補熱。我國在聚光器、儲熱技術、系統集成、吸熱器和吸熱管方面形成了自主知識產權。

有超過 500 家國內裝備制造企業投入槽式真空管、曲面玻璃、集熱器、定日鏡、傳動系統、特殊汽輪機、斯特林機、螺桿膨脹機、高溫油泵、閥門、儲熱材料、儲熱設備等裝備研發與產能建設。受到國家政策影響，產能建設步伐較慢。同時，主要發電集團均進行了太陽能熱發電技術儲備、人才儲備和項目建設規劃。

圖5　中科院電工所塔式太陽能熱發電試驗電站

我國太陽能光熱發電影響因素主要體現在 3 個方面：（1）核心設備上與國外相比有很大差距，導致轉換效率低，若使用國外產品，則成本更高；（2）投資成本過高，導致進展緩慢；（3）政策方面，由于熱發電成本過高，需要國家給予一定的政策補貼。

3.3太陽能熱發電技術與產業發展路線

太陽能熱發電的技術進步反映在成本上，太陽能熱發電系統的光電轉換效率是影響發電成本最重要的因素。從熱力學的角度，發電工質的參數（溫度、壓力）會對系統效率產生重要影響，而發電工質參數與聚光、光熱轉換、儲熱過程中的材料問題、熱學問題和力學問題等密切相關。基于以上考慮，以系統年平均發電效率為引領，以發電工質溫度和換熱介質種類為主線將太陽能熱發電技術分為四代（圖6）［3］。通過工質與系統創新，逐步提升太陽能熱發電系統溫度與效率，并降低發電成本。

在技術研究領域，結合分布式太陽能熱發電需求特征，通過新型高效太陽能熱發電系統與裝備技術、聯合循環、儲熱技術、能源梯級利用、發電側與用能側的預測預報、能源系統管理與控制策略的研究，逐步推進分布式太陽能熱發電技術向高效率、高比例、高可靠、冷熱聯供、基礎與調峰兼顧的分布式綜合能源解決方案方向發展。重點技術研究與發展方向如圖 7 所示。

（1）太陽能高效集熱吸熱技術研究。研究太陽輻射光子與物質的相互作用本質，控制太陽能光熱器件、光電器件的材料屬性和形狀特征等參數，對太陽能光譜吸收特性以及表面吸收的廣角性和偏振不敏感性進行調控，發展太陽能全光譜高效利用技術。

圖6　太陽能熱發電技術發展路線圖

（2）高效太陽能熱發電技術研究。針對太陽能熱發電的核心技術與裝備，在借鑒與吸收國外同類技術開發與發展思路的同時，結合我國資源分布與能源需求特點，形成相應的理論與技術、以及產業推廣模式。采用通過直接蒸汽、熔融鹽發電系統、超臨界二氧化碳、蓄熱型碟式-斯特林發電等高效低成本發電關鍵技術研究。

（3）基于多能互補的聯合循環發電技術研究。以太陽能為主的能源網絡系統中各種形式能源的合理配置，研究太陽能利用過程損失隨輻照強度波動的變化規律，構建太陽能與燃氣、生物質等聯合循環系統，分析太陽能與化石能源利用耦合的相互作用機制及其對系統損失（耗散）的影響，在達到供需匹配的基礎上優化系統能源的合理配置，從而使損失最小，增強太陽能熱發電系統作為分布式供能系統基礎負荷的安全性與穩定性。

（4）高效低成本儲熱技術研究。發展高溫、高出能密度、低成本、大容量儲熱技術，提升太陽能熱發電系統年有效發電時數、保證率，并提升太陽能熱發電站的調峰能力，是推進分布式太陽能熱發電規模化發展的關鍵，使太陽能熱發電成為我國能源產業創新與技術革命的重要代表，是切實推動能源生產與消費革命的最核心環節。復合材料的儲熱釋熱技術、單罐斜溫層熔融鹽儲熱技術、高導熱系數的陶瓷/金屬基的復合儲熱材料技術、輸運方便的化學儲能技術等是未來儲熱技術發展的重要方向。

圖7　分布式太陽能熱發電重點技術研究

（5）基于能源梯級利用的太陽能電-熱-冷（水）聯供技術研究。在新型太陽能熱發電系統及用能側能源需求分析的基礎上，結合儲熱、熱泵、海水淡化等終端用熱冷系統與裝備技術研究，提升分布式熱能輸配效率，構建基于太陽能熱發電的電-熱-冷聯供系統，發展基于“太陽能熱發電+”的分布式能源綜合解決方案。

（6）適應于分布式供能的太陽能熱發電系統運行與能源管理策略研究。發展基于發電側的太陽能資源中短期預報與臨報技術，以及用能側的能源需求特征大數據研究，結合太陽能熱發電儲能系統、電熱輸出時序策略控制、智慧用能裝備等，提高能生產側與用能側的可預測性、可調節性和可控制性，發揮太陽能熱發電在多能源混合的分布式能源供應體中的調峰電源特性的應用，提升區域分布式能源供應的安全性、穩定性和高效性。

（7）在核心設備與技術研究領域，重點支持太陽能收集設備研制。如槽式聚光器、定日鏡、碟式聚光器和線性菲涅爾式聚光等關鍵設備，提高設備可靠性，降低使用與維護成本。開展大容量儲熱技術研究，開展太陽能直射資源數據庫與氣象條件預測技術研究。開展太陽能熱發電調度與能源安全供應技術研究。開展設備年平均運行時間與能源綜合利用效率研究，系統優化技術研究。開展太陽能與其他能源互補發電技術研究。

（8）在標準與集成技術發展方面，重點掌握核心設備國產化關鍵技術。突破太陽能熱發電利用的關鍵技術與裝備，建設國家太陽能熱發電實驗室、工程中心和產業化基地，完善太陽能熱發電產品及系統的檢測技術和認證標準，集成示范太陽能熱發電開發利用的新技術和新設備；加強新型分布式太陽能熱發電研發支持力度。

（9）在工程技術領域，推進可連續供能的分布式太陽能熱發電站示范。分布式電站的獨立大容量儲熱是保證太陽能熱發電連續穩定運行的有效途徑，是分布式太陽能熱發電的重要方向。儲熱技術包括儲熱材料和充放熱過程。國際上已有儲熱時間達 16 小時，可連續 24 小時滿發的太陽能熱發電站。國內帶儲熱的熱發電站尚處于試驗階段。大容量儲熱系統需材料成本低，性能穩定可靠，以及儲熱和充放熱過程在熱力學意義上的匹配。我國應加快高溫儲熱材料技術和大容量儲熱系統發電關鍵技術研發，建立可 24 小時連續發電的電站，為大規模推廣打通技術路線。到 2020 年掌握基于大容量儲熱技術的太陽能熱發電技術，在全國范圍內選擇一批適應性區域，建成一批示范性案例，初步實現規模化應用。2020—2030年，系統集成與穩定運行技術攻關后，形成較成熟、先進、適用、高效的太陽能熱發電技術，形成規模化產業應用，實現太陽能熱發電應用的突破性增長，在2030年裝機容量達到 1 000 萬千瓦，2050 年達到 5 000萬千瓦，分布式電站容量因子達到 70%。

2013 年，中科院電工所、中國電力工程顧問集團公司、電力規劃設計院等機構，以中國北緯 39o36'， 東經 109o46'，年總法向直射輻照量（DNI）值為 1 900 千瓦時/（平方米 . 年），電站規模 50 兆瓦，帶 4 小時儲熱，電站運行壽命為 25 年，基于我國技術與產業條件并結合國內外廠家進行現行市場價格詢價分析結果顯示，案例電站單位造價 29 119 元/千瓦。結合 A.T Kearney 公司全球光熱發成本路線圖及我國太陽能熱發電技術發展現狀與趨勢預測，在技術創新、規模效應、融資成本、稅率等因素的驅動下，2020 年前，太陽能熱發電成本將有加大幅度的下降，并在后續的 30 年中進一步通過重大技術革新、成本優化與設備效率的提升、運行經驗提高等進一步帶動太陽能熱發電成本的下降，其變化趨勢預測如圖8所示［4］，太陽能熱發電成本的下降將促進太陽能熱發電的規模化應用與發展。

圖8　中國太陽能熱發電投資成本下降曲線預測

4　發展保障與舉措

太陽能熱發電在我國處于研發和示范階段，因此在政策層面上應重點鼓勵，支持太陽能熱發電的技術研發，尤其是系統集成技術、關鍵產品部件的生產制造技術等；鼓勵開展示范工程，提高電站的設計、建設、運營管理能力，為市場的規模化發展奠定基礎，推動太陽能熱發電的產業建設。

4.1保障技術研發和開展示范項目

目前太陽能熱發電發展的最大制約因素之一，是系統集成及裝備制造等方面的技術尚不成熟。科技部支持開展了太陽能熱發電的技術研發、實驗電站建設等工作，但還未擴展到集成技術方面，包括系統設計、運行技術、系統維護技術等。亟需加強對產品研發和裝備特別是技術研發和示范環節的支持，進一步加大對產品產業化技術、裝備技術、電站集成技術研發和示范的支持力度，確定支持目錄，加大資金投入，提高研發體系的效率，積極吸納高校、研究機構和企業，尤其是具有創造力的中小企業參與到研發體系中，調動企業參與研發的積極性。支持開展試點、示范電站項目建設，通過試點項目檢查驗證產品和技術研發的成果，探索研究系統集成技術，積累電站運行管理的經驗，為太陽能熱電站的大規模開發奠定基礎。

4.2完善項目開發激勵政策

目前我國尚無太陽能熱發電上網電價及相應的財稅激勵政策，沒有形成項目投資運營的政策環境。當前，選取一些有代表性的示范項目，根據成本加合理利潤的原則，充分考慮示范項目可能面臨的研發成本、技術風險、投融資風險等各種不確定因素，給予示范項目較優惠的上網電價政策，推動示范項目建設，積累太陽能熱發電的開發與建設經驗。經過一批示范項目的實施，逐步建立產品和系統生產制造、電站設計、運行維護等產業支撐體系，研究出臺合理的上網電價，推動太陽能熱發電的規模化發展。

4.3提供財稅激勵政策

財稅激勵政策體現的是國家對該產業的支持態度，稅賦的減免對發展初期的產業和市場是非常大的支持。建議參照其他可再生能源的財稅激勵政策，鼓勵自主研發、國際技術交流和產業聯合，促進太陽能熱發電技術的發展。

4.4制定產業和市場規劃

太陽能熱發電國家層面的產業發展和市場規劃研究還極其薄弱，產業發展缺乏清晰的思路和方向，亟需研究、制定太陽能熱發電的產業和市場發展規劃，明確未來發展方向和重點，指引產業和市場的發展。盡快開展太陽能熱發電潛力調查，為電站選址、項目開發、發展規劃制定等提供較為詳實的數據依據。制定太陽能熱發電產業發展規劃和市場發展規劃。研究分析國內外太陽能熱發電技術發展趨勢，理清產業發展的思路，提出我國的產業發展規劃和目標，明確太陽能熱發電產業發展的定位、產業體系及空間布局，完成產業發展規劃。研究太陽能熱發電市場發展指導思想、目標、路徑和空間布局，科學規劃，并建立相關的保障措施，引導太陽能熱發電市場的有序健康發展。

4.5加強公共服務體系建設

加強產業公共服務體系的建設，包括標準體系、產品檢測平臺、產品認證體系等產品質量控制平臺的建設，以及設計、咨詢、服務等產業服務體系的建設，加大對高等院校、設計研究院所、職業培訓等人才培養體系能力建設的支持力度，保障產業健康發展。

1 GB/T26972-2011. 太陽能熱發電術語. 2011.

2 《中國電力百科全書》編委會. 中國電力百科全書——新能源卷第三版. 北京：中國電力出版社，2014.

3 王志峰， Luis Crespo， 杜鳳麗， 等. 中國太陽能熱發電產業政策研究報告. ［2016-1-20］. http：//www.cspplaza.com/article-1846-1. htm l.

4 中國可再生能源學會. 中國太陽能發展路線圖2050. 北京.2014.

5 王志峰， 等. 太陽能熱發電站設計. 北京： 化學工業出版社， 2014.

6 Technology Roadmap-Solar Thermal Electricity 2014 edition. International Energy Agency， 2014.

7 Clean energy Progress Report. International Energy Agency，2011.

8 G T M ays. App lication of Spatial Data M odeling and Geographical Information Systems （GIS） for Identification of Potential Siting Options for Various Electrical Generation Sources. U.S. Department of Energy， 2011.

9 Concentrating Solar Pow er Commercial Application Study：Reducing Water Consum p tion o f Concentrating Solar Power Electricity Generation. U.S. Department of Energy， 2007.

10 Luis Crespo. STE（CSP） power plant： The great opportunity in the sunbelt countries. 北京： 第三屆（三亞）國際太陽能熱發電大會論文集， 2013.

11 Xu B， Li P W， Chan C. Application of phase change materials for thermal energy storagein concentrated solar thermal power plants： A review to recentdevelopments. Applied Energy， 2015，160： 286-307.

12 Yadav D， Banerjee R. A review of solar thermochem ical processes. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2016 ，54： 497-532.

13 張國強， 胡紅麗， 劉亞芝. 太陽能光熱發電-供熱聯產研究.太陽能， 2013， 17：24-28

王志峰中科院電工所研究員，博士，中科院太陽能熱利用與光伏系統重點實驗室主任；國家“萬人計劃”專家、國際能源署太陽能熱發電和化學能組織副主席、國家太陽能光熱產業技術創新戰略聯盟理事長，國家“十二五”、“863”計劃可再生能源主題專家組召集人，國家“973”計劃能源領域咨詢專家組專家。主持了我國第一個太陽能熱發電站的研究、設計和建設，致力于太陽能熱發電系統設計、太陽能高溫集熱系統中的流動與換熱問題、太陽能聚光器設計和性能評價、聚光與吸熱系統耦合設計、太陽能儲熱、太陽集熱器熱性能測試評價方法等方面的研究。主持編寫國家標準 2 項，發表論文 70 余篇，其中 SCI、EI 文章 50 余篇，申請發明專利 40 余項。 E-mail： zhifeng@vip.sina.com

Wang ZhifengProfessor， Ph.D. advisor of Institute of Electrical Engineering， Chinese Academy of Sciences （IEECAS）， Director of CAS Key Lab of Solar Thermal Energy and Photovoltaic System s， Awardee of Ten Thousand Talent Program of China， Awardee of 100 talents program of CAS， Vice Chairman of IEA-SolarPACES （2014—）， Chairman of National Solar Thermal Energy A lliance （2009—）， Leader of Renewable Energy Technology Expert Team of National Hi-Tech R&D Program of M inistry of Science and Technology （2012—2015）， Energy Expert for National Key Basic Research Program of China （2013—2018）. Research field covers concentrating solar thermal power system design，flow and heat transfer of high temperature solar collection system， solar concentration and receiving system design and coupling， and thermal performance evaluation of solar concentrator. He presided 2 national standards com piling， and has been awarded 40 invention patents and published more than 70 papers w ith more than 40 ones indexed into SCI. E-mail： zhifeng@vip.sina.com

原郭豐男，中科院電工所副研究員，博士，主要從事太陽能中高溫熱利用、中高溫集熱器熱性能測試方法、太陽能海水淡化與能源梯級利用等技術研究。發表論文30余篇，申請發明專利5項。E-mail： yuanguofeng@163.com

Yuan GuofengM ale， Associate professor of Institute of Electrical Engineering of Chinese Academ y of Sciences. Research field： High & medium temperature solar thermal utilization， thermal performance test and standard of solar collector and system， solar thermal desalination and energy cascade use system technology. He has published more than 30 papers and got 5 invention patents. E-mail： yuanguofeng@163.com

Analysis of Distributed Concentrating Solar Power Technology and Industry Development

Wang Zhifeng1，2Yuan Guofeng1，2

（1Institute of Electrical Engineering， Chinese Academ y of Sciences， Beijing 100190， China；2CAS Key Laboratory of Solar Thermal Energy and Photovoltaic System， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100190， China）

Concentrating solar power （CSP） technology is one of the major technologies for converting solar energy to electricity. As an output controllable energy supply system， it w ill take the base-load and peak load of large scale renewable energy system in the future. The global total CSP installation reached 4 GW at the end of 2014， and most of the CSP stations have been concentrated in Spain and the United States. New CSP components and systems are com ing to commercial maturity. New markets are emerging on most continents where the sun is strong and sky is clear enough， including China， India， the M iddle East， North Africa， and South A frica. The International Energy Agency （IEA） roadmap research result show s that the percentage of solar thermal electricity （STE） production in global electricity is to reach 11% by 2050. The main factors affecting solar thermal power development include solar direct normal irradiance （DNI）， topography， water resource， and local grid infrastructure， etc. The macroscopic site selection of CSP station in China has been calculated based on the GIS platform， and the results show that the exploration reserves of CSP is more than 1400 GW. China has more than 40 years' research experience in CSP technology. There are more than 500 enterprises engaged in the field of solar thermal power related research and manufacturing， and several experimental CSP demonstration stations and high temperature solar system s which were constructed and operated in the past decade. But there are still no large scale commercial CSP stations， because of the lack of feed-in tariff. The distributed CSP technology is employed close to the user side， combining thermal storage， multi-energy mix， and cascade use of electrical-thermal-cold energy. It w ill promote the w ider application of large ratio distributed electrical-thermal-cold renewable energy system which is secure and stable. This technology can improve the integrated energy efficiency of the CSP system and reduce costs. There are still several mainly technology R&D which is needed in the future to promote Distributed CSP development. Firstly， high-parameter and high efficiencyCSP technologies should be developed to reduce the STE costs， based on the material， equipment， and systems technology innovation. Secondly，low cost， high tem perature， and large scale thermal storage material and thermal storage system should be developed to smooth electricity production considerably and increase the annual service hours， which will help promote the CSP as the base-load， and solve the peak and regulated load problem in the large ratio renewable energy distributed electric system. Thirdly， integrated distributed energy system s is expected to be developed based on the CSP cascade energy utilization technology， which will improve the CSP system comprehensive energy utilization efficiency and enhance the technology competitiveness， and provide the regional cooling， heating， and power solutions. Finally，energy generation and consumption management strategy technology is expected to be developed based on the medium and short-term solar energy forecast technology，the district energy consumption regular analysis and forecast technology， and intelligent energy consumption equipment technology innovations，which w ill improve the operation efficiency of distributed CSP system and the security of distributed energy system. Some suggestions on the development strategy of CSP are put forward at the end， which include strengthening research， development， and demonstration （RD&D） efforts to further reduce costs， setting the long-term targets and STE feed-in tariff making finance and taxation incentive policy， and building industry standards， certification and public service system， so as to drive the investments and CSP industry development.

concentrating solar power （CSP）， distributed， development potentiality， technology orientation， policy measures

10.16418/j.issn.1000-3045.2016.02.004

*資助項目：中科院學部咨詢項目“大力發展分布式可再生能源應用和智能微網”，國家自然科學基金（51476164），廣東省引進創新創業團隊計劃（2013 N070）

**通訊作者

修改稿收到日期：2016年1月22日