第1章 緒論

1.1 太陽能熱發(fā)電背景及意義

21世紀(jì)，全人類都面臨著同樣的能源問題。一方面，經(jīng)濟(jì)、社會的可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境可承載能力之間存在巨大矛盾，經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展離不開能源，而燃燒常規(guī)化石燃料會產(chǎn)生大量的二氧化碳，二氧化碳是主要的溫室氣體類型。觀測資料表明，在過去的100年里，全球平均氣溫上升了0.3～0.6℃，全球海平面平均上升了10～25cm，這就是溫室效應(yīng)。目前，經(jīng)濟(jì)和社會正在迅速發(fā)展，但環(huán)境的可承載力已接近極限。另一方面，常規(guī)能源的日趨匱乏與能源需求的急劇增加是當(dāng)今社會亟須解決的主要矛盾。據(jù)《2013—2020年中國煤炭行業(yè)市場研究與投資前景評估報告》顯示，2012年年底，世界石油可采儲量為16689億桶，儲采比為52.9；天然氣為187.3萬億m³，儲采比為55.7；煤炭為8609億t，儲采比為109。從煤炭、石油、天然氣儲量情況看，煤炭儲量最為豐富，儲采比最長，石油、天然氣儲采比相當(dāng)，均為50多年。當(dāng)面臨全球污染嚴(yán)重、常規(guī)能源近乎枯竭又急需大量能源的雙重矛盾時，全人類達(dá)成了共識，即依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開發(fā)利用太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生清潔能源。

近年來，太陽能熱發(fā)電在歐美地區(qū)快速發(fā)展。目前，面向承擔(dān)基礎(chǔ)電力負(fù)荷的“大容量、高參數(shù)、長周期儲熱”是國際太陽能熱發(fā)電的技術(shù)發(fā)展趨勢。2015年，全球光熱發(fā)電建成裝機(jī)容量達(dá)到約4940.1MW，比2014年增長421.1MW，增幅為9.3%。目前，太陽能熱發(fā)電的年平均效率超過12%，成本價格在0.2歐元/（kW·h），到2020年有望降低到0.05歐元/（kW·h）。

國際能源署發(fā)布的《能源技術(shù)展望2010》報告指出，到2050年，太陽能熱發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到10.89億kW，產(chǎn)生電力占總發(fā)電量的11.3%。因此太陽能熱發(fā)電絕對稱得上是朝陽產(chǎn)業(yè)，有非常廣闊的發(fā)展空間。

就我國而言，我國正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時期，能源的消耗量還要大大增加。但我國的能源儲量并不容樂觀，根據(jù)2012年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，煤炭儲量為1145億t，占世界儲量的13.3%；石油儲量為173億桶，僅占世界儲量的1%；天然氣儲量為3.1萬億m³，僅占世界儲量的1.7%。人均能源可開采儲量更是遠(yuǎn)低于世界平均水平。而且由于歷史原因，我國的能源有效利用率非常低。從開采到利用，幾乎都還停留在粗放型生產(chǎn)模式，這對環(huán)境造成的污染非常嚴(yán)重。我國是全球第二大二氧化碳排放國，也是第一大煤炭消費國，是世界上少有的幾個能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主的國家。

我國的太陽能資源非常豐富，不僅擁有世界上太陽能資源最豐富的地區(qū)之一——西藏地區(qū)，而且陸地面積每年接受的太陽總輻射能相當(dāng)于2.4×10⁴億t標(biāo)準(zhǔn)煤，約等于數(shù)萬個三峽工程發(fā)電量的總和。如果將這些太陽能有效利用，對于緩解我國的能源問題、減少二氧化碳的排放量、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、確保經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的能源持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)等都將具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

我國太陽能熱發(fā)電技術(shù)研究起步較晚，目前幾座商業(yè)運行太陽能熱發(fā)電站正在建設(shè)中。“八五”以來，科技部就關(guān)鍵部件在技術(shù)研發(fā)方面給予了持續(xù)支持，“十一五”期間啟動了1MW塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)研究及系統(tǒng)示范。目前，大規(guī)模發(fā)電技術(shù)已有所突破，大部分關(guān)鍵器件已產(chǎn)業(yè)化。

更值得一提的是，太陽能發(fā)電已成為我國能源戰(zhàn)略調(diào)整的重要方向，國家相繼頒布了促進(jìn)太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的若干文件和政策。

2005年2月，我國出臺了《中華人民共和國可再生能源法》，國家將可再生能源的開發(fā)利用列為能源發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域，通過鼓勵利用可再生能源改善中國目前的能源結(jié)構(gòu)，通過制定可再生能源開發(fā)利用總量目標(biāo)和采取相應(yīng)措施推動可再生能源市場的建立和發(fā)展。該法2006年起開始實施。

2006年2月，國務(wù)院發(fā)布《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020）》，太陽能熱發(fā)電技術(shù)作為綱要中明確的重要內(nèi)容，是我國太陽能利用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向之一。太陽能熱發(fā)電技術(shù)作為優(yōu)先發(fā)展方向，若干項目相繼獲得國家項目資金支持，如2006年“太陽能熱發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)示范”列入國家863重點項目；2009年“高效規(guī)模化太陽能熱發(fā)電的基礎(chǔ)研究”獲得國家科學(xué)技術(shù)部973項目立項。

2011年6月，《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年本）》開始正式施行。在指導(dǎo)目錄鼓勵類新增的新能源門類中，太陽能熱發(fā)電被放在突出位置。

2012年5月，國家科學(xué)技術(shù)部發(fā)布《太陽能發(fā)電科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》，明確將光熱發(fā)電作為我國“十二五”太陽能發(fā)電科技的重點規(guī)劃內(nèi)容之一。

2012年9月，國家能源局印發(fā)《太陽能發(fā)電“十二五”規(guī)劃》，明確太陽能發(fā)電的發(fā)展目標(biāo)、開發(fā)利用布局和建設(shè)重點。按照規(guī)劃，到2015年年底，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到2100萬kW以上，年發(fā)電量250億kW·h。該規(guī)劃還要求，在“十二五”發(fā)展的基礎(chǔ)上，繼續(xù)推進(jìn)太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展，到2020年太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到5000萬kW，使我國太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

2013年2月，國家發(fā)展和改革委員會同國務(wù)院有關(guān)部門對《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年本）》有關(guān)條目進(jìn)行了調(diào)整，形成了《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年本）》（修正版）。在第一類鼓勵類的新能源領(lǐng)域中，太陽能熱發(fā)電集熱系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)集成技術(shù)開發(fā)應(yīng)用、逆變控制系統(tǒng)開發(fā)制造被列在第一條。

2016年9月，國家能源局正式發(fā)布《關(guān)于建設(shè)太陽能熱發(fā)電示范項目的通知》，共20個項目入選中國首批光熱發(fā)電示范項目名單，總裝機(jī)約1.35GW，包括9個塔式電站、7個槽式電站和4個菲涅爾電站。國家發(fā)展和改革委員會核定我國的太陽能熱發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價為1.15元/（kW·h）。

太陽能資源豐富、社會發(fā)展面臨的現(xiàn)狀和國家政策支持為我國太陽能熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)一步推廣提供了良好的外部環(huán)境。