光熱發電及熔鹽的應用前景

史忠錄，杜佩英，屈小榮，馬彥軍

(1.青海鹽湖工業股份有限公司，青海 格爾木 816099；2.青海省鹽湖資源綜合利用重點實驗室，青海 格爾木 816099；3.青海省鹽湖資源綜合利用工程技術研究中心，青海 格爾木 816099；4.國家鹽湖資源綜合利用工程技術研究中心，青海 格爾木 816099)

1 前言

為了保護人類環境，實現經濟的可持續發展，減少不可再生化石能源的耗用，大力開發利用清潔、干凈的新能源和取之不盡的可再生能源，已經成為當前世界普遍關注的熱點問題。在眾多的新能源中，太陽能由于其無與倫比的獨特優勢，正受到越來越多的關注。太陽能光熱發電是一種可調、穩定、環保的新能源電力生產技術，作為可再生能源技術的重要分支之一，光熱發電技術優勢明顯，產業經濟輻射力強，已成為全球多個國家重點支持發展的戰略性新興產業，國際能源署更預測到2050年，光熱發電可貢獻全球11%的電力需求。

2 全球太陽能光熱發電現狀

熔鹽在光熱發電中的應用，截止2017年底全球光熱裝機規模已達到了5 133 MW。隨著摩洛哥NOOR2和摩洛哥NOOR3的投產以及我國中廣核50 MW的投產，估計規模會有一個比較大的增長。全球光熱發電以槽式為主，占比達到80%以上，最近再建項目有比較大的漲幅，但是仍然以槽式為主，從全球光熱發電現狀來看西班牙最多，達到了230萬kW，美國180萬kW左右，其他國家光熱發電比較少。西班牙200 MW的光熱發電是目前全球唯一參與光熱發電平衡的項目，摩洛哥NOOR2二期的槽式電站是全球最大的20 MW的電站，摩洛哥NOOR3三期在建，是目前最大的塔式電站，由中國和西班牙承建的EPC項目。目前全球最大的光熱發電項目是阿聯酋迪拜太陽能園區第四期700 MW光熱發電項目。全球光熱發電趨勢見圖1。

3 我國太陽能光熱發電的現狀

由于各方面的原因，我國已建成的光熱發電項目較少，投入發電系統的主要是八達嶺1 MW塔式電站、首航節能10 MW天津濱海新區塔式熔鹽電站，及2018-07投入的兆陽的線性菲涅爾供暖取熱的發電項目，其余一些都是還沒入網的實驗項目。

我國于2016-09啟動了首批20個光熱發電項目，總裝機容量1.349 GW，發電價格定為1.15元/kW·h，當時確定7個槽式發電、4個線性菲涅和9個塔式光熱發電，經過一年多的建設，其中有16個項目在繼續進行建設，4各項目由于種種原因已退出項目建設。目前首批光熱發電項目的調整為16個項目后總裝機容量1.014 GW，塔式7個、槽式2個、線性菲涅2個，其中，分布區域為甘肅8個、青海4個、河北3個、內蒙1個、新疆1個。熔鹽儲能在青海省海西州作的多能互補、多能集成優化示范項目，是以風、光、熱、儲為主導的純清潔能源基地。光伏發電項目200 MW，風電項目400 MW，光熱發電項目50 MW、蓄電池儲能電站50 MW，總裝機容量700 MW(圖2)。該項目充分體現了多能互補的優勢，多能互補、多能集成優化示范項目實現后可以作為電網高峰時的調峰和調頻的作用，項目即節能環保又能充分發揮西部的太陽能光熱、風能的優勢。

圖2 我國部分省、自治區太陽能光熱發電趨勢圖Fig.2 Trend map of solar photoelectric heating in some provinces in China

4 光熱發電在我國的發展前景

2018-06，在北京召開的中國光熱電站大會暨CSPPLAZA年會上，全球能源互聯網發展合作組織的《構建全球能源互聯網，促進光熱發電大規模發展》報告中對全球電源裝機預測2050年為3.67×105億W，全球清潔能源裝機占比：2030年前超過化石能源，2050年達到83%。其中,光熱發電作為靈活性調節裝機保持在1/3以上，預計2035年靈活性調節裝機比例達到44%，其中，光熱1.2×104億W；2050年靈活性調節裝機比例達到35%，其中，光熱3.2×104億W。我國具有較好的光熱發電資源，其中，光熱熱源較好的面積達到84萬km2，10萬km2面積的年發電量預計5 400×108kW·h。按照配置儲熱系統裝機組的利用小時數為3 500 h計算，10萬km2土地可裝機容量約為1.5×104億W。甘肅阿克塞光熱資源條件非常好，土地全是隔壁沙灘，特備適合太陽能光熱發電。我國的新疆哈密地區的發電條件也十分優越，新疆地區計劃2020年規劃利用太陽能光熱發電達到2 GW；新疆哈密市中長期光熱發電開發規劃報道，新疆當地資源可支撐200 GW光熱發電的條件，規劃至2030年裝機容量20 GW。光熱發電作為一種新興的、清潔的可再生能源，可以向電網提供清潔、穩定、可調峰的優質電力等同于實現用清潔的電能替代常規化石能源；采用光熱發電技術可減少同期二氧化碳等廢氣的排放，并且在其運行期間沒有固體垃圾產生，對于保護生態環境，實現和諧社會具有積極意義。光熱發電技術在未來的研發和應用中，將朝著“高參數、大容量、連續發電”這三個技術方面發展。

5 熔鹽在太陽能光熱發電中的應用

熔鹽在儲熱技術中的應用，主要以三種形式存在，儲熱介質的要求是儲熱密度大，穩定性好，無毒、無腐蝕、不易燃燒、且價格低廉，導熱油系數大，能量可以及時地儲存或取出，不同狀態間轉化時、材料體積變化要小，合適的使用溫度。熔鹽的優點是傳熱性能好，飽和蒸氣壓低，溫度高，壽命長，缺點是凝固點高，防凝要求高，某些熔鹽的腐蝕性強。我國在建的第一批光熱發電示范項目中，除張北華強50 MW項目采用其他儲熱技術，其余全部采用了熔鹽儲熱技術，由此可見熔鹽的儲能技術是非常實用的。

6 結論

太陽能光熱發電方式具有與現有電網匹配性好、光電轉化率高、可連續穩定和調峰發電的能力、發電設備生產過程綠色環保等其他方式不可比擬的優勢，因此成為今后新能源領域開發應用的熱點，各國都出臺了相應的經濟扶持和激勵政策，全球總裝機規模持續上升，呈現出一種蓬勃發展的景象。