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摘要：中国太阳能热发电技术起步较晚，目前正处于技术研发与集成示范的产业导入化时期，五大发电集团和地方能源公司也高度重视太阳能光热发电项目的开发与技术储备，但由于尚不明朗的政策环境，绝大多数项目的实际推进十分缓慢。国家可再生能源中心认为作为可承担基本电力负荷的可再生能源发电技术之一，太阳能热发电在中长期来看有望成为中间负荷与峰值负荷，并实现与常规化石能源的联合运行，实现能源输出的稳定性、可靠性和经济性。本文对国内外太阳能光热发展现状以及前景进行了分析。
关键词：国内外；太阳能；光热发展现状；前景
引言
太阳能是免费能源，取之不尽，用之不竭，但太阳能也是不稳定能源，白天、夜晚就存在利用不均衡问题，结合当地的气候条件和用能特点，充分利用太阳能光热热水系统及太阳能建筑一体化，将太阳能光热作为其他能源的补充能源是节能减排的重要措施。
1太阳能光热发展现状
近年来，国家不断发布太阳能光热利用相关支持政策，并将太阳能光热产业列入国家七大战略性新兴产业之一，为加快太阳能光热的研究与开发，国内成立了国家太阳能光热产业技术创新战略联盟，充分利用中科院、上海交大、设计院等研究机构以及国内龙头企业的技术优势，开展产学研合作，发展太阳能光热产业。我国现有太阳能光热企业3000多家，其中规模化企业不超过20家，中型企业约106家，小型企业2000多家，规模化企业市场占有份额约为40%。从太阳能光热产品市场占有率来看，真空管集热器的市场占有率约为80%，平板集热器的市场占有率约为20%。
日前，国家发展改革委出台《关于太阳能热发电标杆上网电价政策的通知》(以下简称《通知》)，核定太阳能热发电标杆上网电价为每千瓦时1.15元，并明确上述电价仅适用于国家能源局2016年组织实施的示范项目。据了解，此次公布的光热标杆电价相比之前预计的1.1元/千瓦时略高，比中控德令哈项目1.2元/千瓦时的电价略低，并且电价在2019年之前基本不会做出调整，表明了国家对于推动光热行业的发展持有积极的态度。该电价水平既有利于光热发电产业的适当规模发展，也有利于防止相关产业依赖高额补贴盲目扩张，可以淘汰那些技术水平落后，经济性不佳的项目，对技术能力强的企业有着十分积极的意义，有力于光热产业的健康发展。
2太阳能单独热发电原理
2.1槽式系统
新一代的太阳能槽式光热发电系统技术，是以熔盐为代表的热载体，利用抛物线的光学原理，聚集太阳能，然后将太阳能汇集到集热管上，集热管中的熔盐会吸收太阳的能量，熔盐会在太阳能集热场的流动过程中，温度从290℃逐渐被加热到550℃，然后流出太阳能集热场。被加热后的高温熔盐流入储热系统中的高温熔盐储罐中，其中一部分高温熔盐会从高温熔盐储罐中流出在蒸汽发生器与水换热，然后流回储热系统中的低温熔盐储罐中，而换热的水变成375℃的水蒸气推动蒸汽轮机发电；另一部分高温熔盐则留在高温熔盐储存在高温熔盐罐中，待夜间无日照时继续输出换热用于夜间蒸汽汽轮机发电。
2.2塔式系统塔式
太阳能集热系统在集热塔安装集热器，通过集热塔周围的定日镜将太阳能聚集到集热塔顶部集热器腔体内，加热工质产生高温蒸汽推动汽轮机做功发电。由于塔式发电系统中定日镜数量很大，其聚光比可达到1500，集热器腔体温度可达到1200℃以上。由于其聚光倍数高、热转化效率高等优势，塔式太阳能发电系统可实现大功率发电。目前国内关于塔式太阳能热发电系统的研究主要集中在定日镜场的优化和集热器性能研究方面。
2.3碟式系统
碟式太阳能热发电系统也称为盘式系统。采用碟状抛物面聚光集热器，将太阳能汇聚到接收器中，一般在焦点中安装斯特林发动机发电。碟式太阳能热发电系统属于点聚焦集热器，其聚光比可以高达3000以上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前碟式太阳能热发电系统是目前效率最高的太阳能发电系统，系统占地面积小，运行灵活。但由于斯特林发动机关键技术难度大、投资成本高等原因，目前仍处于试验示范阶段。
3太阳能互补热发电原理
3.1太阳能辅助燃煤电站
太阳能辅助燃煤电站是将太阳能和常规燃煤电站结合的耦合系统。利用太阳能加热给水或蒸汽，以减少燃煤的消耗量。在太阳能辅助燃煤系统中，有多种集成方案，太阳能集热器收集的热量可用来加热给水，也可与锅炉中某一段并联来加热蒸汽。太阳能辅助燃煤电现在已引起世界各国广泛关注，许多研究人员对其进行研究。目前关于太阳能辅助燃煤系统的研究主要是关于集成系统热力特性和经济性的研究。对太阳能辅助燃煤发电系统的热力特性进行了研究，认为太阳能热油加热给水取代部分汽轮机回热抽汽的是所有可能方式中最为可行和经济的耦合方式，具有对原热力系统影响小、切换方便等诸多优点。
3.2太阳能与燃气-蒸汽联合循环系统
太阳能与燃气-蒸汽联合循环系统是在燃气-蒸汽联合循环的基础上，集成太阳能集热系统取代蒸汽朗肯循环中的一部分加热工质，具有发电效率高、清洁环保、稳定太阳能热利用等优点。但由于中国是以煤为主要燃料的国家，目前关于此系统的研究并不多，主要集中在关于太阳能-燃气联合循环发电机系统的集成优化和经济性的研究。
4光热发电技术应用前景
与火电厂联合发电，这种运行方式将成为光热发电的一个重要发展趋势。光热发电与光伏发电形成互补效应，建设光热+光伏的综合电站。在同一个发电区域内平衡光热和光伏之间的电力生产和输送，可消除光伏的间歇性问题，这两大技术的结合从总体上可有效降低整体系统的发电成本。美国的新月沙丘项目则是光热&光伏全集成的项目，该电站向需要全天候电能供给的矿业供电。建立分布式发电系统，这种发电系统有助于解决偏远山区的供电问题，蝶式发电系统最适合，但由于其发电技术还不成熟，因此多采用槽式发电系统。太阳能中高温热利用。太阳能热发电站的聚光镜场，可以用来产生蒸汽供工业应用，比如用于海水淡化、纺织行业、化工和稠油开采等，国内已有部分示范项目。海南乐东、临高有太阳能海水淡化的示范项目，广东番禺有太阳能中温产生蒸汽供纺织厂用的示范，新疆克拉玛依太阳能预热天然气蒸汽锅炉用于稠油开采等。
未来几年，光热成本有望进一步下降，发展潜力将会继续增大。在一个行业刚起步的时候，成本高是不可避免的，光伏刚起步的时候也是近40元一瓦。国际上来看光热发电电价已经降到15美分，美国将降到6美分左右。而光热示范工程电价为1.09～1.4元/瓦左右，再加上未来投资成本下行驱动因素包括电站规模化和核心部件国产化等，如果后续大面积铺开，造价有望不断下降。根据绿色和平组织预测，到2050年的光热发电成本将降至1.6万元/千瓦，降幅可达40%。另外，光热发电由于具备储能优势，是未来新能源发展的重要方向。根据IEA和ESTELA预测，到2030年，光热将满足全球6%的电力需求，到2050年该比例将上升至12%。光热将逐步和光伏一样，成为主要的清洁能源，未来10～15年是光热市场的快速发展期。
结束语
总的来说，太阳能是用之不竭的可再生清洁能源，有效利用太阳能光热发电可减少对煤炭、石油、天然气等化石能源的依赖。目前中国的太阳能利用形式主要为中低温热利用和光伏发电，中高温热利用起步较晚，尚未完成商业化。太阳能热发电是利用大规模太阳镜场将太阳能聚集起来，产生高温蒸汽驱动汽轮机发电的技术，相比于其它太阳能利用形式，能较好地解决太阳能不稳定、不持续的弱点，有利于太阳能的大规模利用。
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论文作者:赵路新
论文发表刊物:《电力设备》2016年第17期
论文发表时间:2016/11/8
标签：太阳能论文; 光热论文; 系统论文; 蒸汽论文; 电价论文; 高温论文; 能源论文; 《电力设备》2016年第17期论文;