行業(yè)動(dòng)態(tài)
由世界與我國(guó)各種可再生能源資源量看,太陽(yáng)能是較主要的能源資源,從而,太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)是未來(lái)提供大規(guī)模電力的主力,是大規(guī)模發(fā)展的主要方向。
由于功率密度低,要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)電,必須在能量聚集、傳輸、轉(zhuǎn)化技術(shù)方面,以及產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展方面進(jìn)行長(zhǎng)期的努力:由于不連續(xù)性,必須解決如何有效溶入電力系統(tǒng)中,與各種發(fā)電方式有機(jī)組成互補(bǔ)的綜合供電系統(tǒng)或采用大規(guī)模電能儲(chǔ)存的問(wèn)題;由于大型基地將在遠(yuǎn)離用戶(hù)的荒漠地區(qū),還要解決大容量長(zhǎng)距離的輸電問(wèn)題。
太陽(yáng)能發(fā)電經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期持續(xù)的努力,在光伏發(fā)電、太陽(yáng)熱發(fā)電及探索一些新發(fā)電方式方面,取得了可喜的進(jìn)展。
?。?)光伏發(fā)電
太陽(yáng)能光伏發(fā)電是將光輻射能通過(guò)光伏效應(yīng)直接轉(zhuǎn)為電能的發(fā)電技術(shù)。近年來(lái),世界光伏電池產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展,近5年年產(chǎn)量增長(zhǎng)率達(dá)43%,2004年全世界總產(chǎn)量達(dá)l20萬(wàn)千瓦,累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)433萬(wàn)千瓦。我國(guó)光伏電池2004年的生產(chǎn)能力達(dá)10萬(wàn)千瓦,實(shí)際產(chǎn)量4.2萬(wàn)千瓦,累計(jì)裝機(jī)容量6.5萬(wàn)千瓦,組件售價(jià)也已降至30~40元/峰瓦。技術(shù)的進(jìn)步,產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大與成本的下降為今后快速發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。光伏發(fā)電具有不需燃料、環(huán)境友好、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、維護(hù)簡(jiǎn)單、由模塊組成、功率可大可小等突出優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用范圍十分廣闊。
光伏發(fā)電的應(yīng)用大致可分為3個(gè)方面:第一方面是為無(wú)電地區(qū)提供小型、獨(dú)立、分散的離網(wǎng)電源,一般為幾千瓦容量,由于不要建設(shè)長(zhǎng)距離供電線(xiàn)路及管理體系,在經(jīng)濟(jì)上已可接受,技術(shù)已經(jīng)成熟,市場(chǎng)仍在發(fā)展,但其總?cè)萘恳?guī)模不大;第二方面是在城市中居民區(qū)附近建立小型并網(wǎng)系統(tǒng),并可與建筑相結(jié)合,利用建筑的屋頂與墻面安裝光伏電池。目前我國(guó)已有一些示范工作,如2004年建成的深圳國(guó)際園林花卉博覽園1 000千瓦并網(wǎng)電站;第三方面是在荒漠地區(qū)發(fā)展集中型的超大規(guī)模(十萬(wàn)千瓦至億千瓦)光伏基地,國(guó)際上有關(guān)工作已經(jīng)起步,已建成2000~6500千瓦的荒漠光伏電站1 5個(gè),提出了百萬(wàn)千瓦系統(tǒng)的規(guī)劃,我國(guó)有關(guān)工作正在醞釀起步。
光伏發(fā)電要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展還存在著建設(shè)投資大、電能成本高、產(chǎn)業(yè)規(guī)模小和光電轉(zhuǎn)換效率低等困難。我國(guó)光伏電站當(dāng)前的建設(shè)投資約5萬(wàn)元/千瓦,比煤電0.4~0.5萬(wàn)元/千瓦高一個(gè)量級(jí),電能成本約2元,度,比煤電0.4元/度高五倍,光電池產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)量全世界120萬(wàn)千瓦,我國(guó)十多萬(wàn)千瓦,要達(dá)億千瓦規(guī)模,產(chǎn)業(yè)要有百倍增長(zhǎng),而百分之十幾的轉(zhuǎn)換效率使每平方公里受光面積僅能發(fā)出五萬(wàn)千瓦電。為了能有效地向大規(guī)模發(fā)電推進(jìn),首先要大力加強(qiáng)光伏電池降低成本與提高效率的研發(fā)工作。光伏電池是整個(gè)系統(tǒng)的核心,其成本占系統(tǒng)總成本的70%以上,現(xiàn)有各種光伏電池中晶體硅電池占有主導(dǎo)地位,2004年占有全部產(chǎn)量的94%,我國(guó)硅材料緊缺,大部份依賴(lài)進(jìn)口,成為發(fā)展的瓶頸,要下大氣力解決低成本、大批量硅材料的生產(chǎn)供應(yīng)。要繼續(xù)大力發(fā)展硅電池與薄膜電池的技術(shù)與工藝,降低成本,提高效率與壽命。對(duì)新型高效光伏電池的基礎(chǔ)性創(chuàng)新研究,如染料敏化納米晶電池,超高效(>50%)第三代光伏電池,也應(yīng)給予積極支持與鼓勵(lì)。
從國(guó)家角度,關(guān)鍵要有明確的戰(zhàn)略,加大研發(fā)投入和穩(wěn)定持續(xù)的支持。第二要制定國(guó)家發(fā)展規(guī)劃與優(yōu)惠政策,來(lái)積極推進(jìn)并網(wǎng)與獨(dú)立光伏發(fā)電的多方面實(shí)際應(yīng)用,與市場(chǎng)需求 緊密結(jié)合,逐步擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模。第三,作為未來(lái)主力電站的荒漠地區(qū)集中式超大型光伏電站的工作應(yīng)該制定良好戰(zhàn)略進(jìn)行研究部署,經(jīng)過(guò)萬(wàn)千瓦、十萬(wàn)千瓦、百萬(wàn)千瓦級(jí)幾個(gè)階段的研究發(fā)展,建設(shè)與示范運(yùn)營(yíng),解決有關(guān)裝備研制與產(chǎn)業(yè)化,溶入電力系統(tǒng),與荒漠地區(qū)生態(tài)治理及資源開(kāi)發(fā)利用相結(jié)合的一系列重大問(wèn)題,以期在本世紀(jì)中葉確有能力建設(shè)與運(yùn)營(yíng)億千瓦級(jí)規(guī)模的光伏發(fā)電基地。
?。?)太陽(yáng)熱發(fā)電
太陽(yáng)能熱發(fā)電是將太陽(yáng)輻射能聚集起來(lái)加熱工質(zhì),經(jīng)熱交換器產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽,再由蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,其原理與普通熱電站相同,主要區(qū)別在于用太陽(yáng)輻射的能替代化石燃料燃燒產(chǎn)生的熱能來(lái)加熱。太陽(yáng)能熱發(fā)電的主要困難在于太陽(yáng)輻射功率密度低(1千瓦/米2以下)及隨季節(jié)、晝夜與氣候條件的變化而變化,具有不連續(xù)性及不穩(wěn)定性,從而,大規(guī)模發(fā)電要解決大面積能量的聚集、跟蹤、長(zhǎng)距離傳輸、轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存等一系列科學(xué)技術(shù)問(wèn)題和相當(dāng)大的資金投入。
自上世紀(jì)70年代末以來(lái),國(guó)際上進(jìn)行了認(rèn)真的研發(fā)工作,建成了槽式、塔式與盤(pán)式3種太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)的示范電站。3種太陽(yáng)熱發(fā)電技術(shù)雖均已成功進(jìn)行了示范,但近十余年未得到推廣應(yīng)用和繼續(xù)擴(kuò)大單機(jī)容量,只持續(xù)進(jìn)行一些改進(jìn)的研發(fā)工作。我國(guó)也進(jìn)行了一些小規(guī)模研發(fā)工作。
與光伏發(fā)電相比,太陽(yáng)熱發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)在于使用大量已產(chǎn)業(yè)化的裝備、工藝與材料,在已有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上能很快發(fā)展到單臺(tái)容量幾十萬(wàn)千瓦的規(guī)模,可用中間工質(zhì)儲(chǔ)熱進(jìn)行儲(chǔ)能,用其他能源(油、氣、煤)燃燒供熱保證連續(xù)發(fā)電而克服太陽(yáng)能不連續(xù)的缺點(diǎn),其缺點(diǎn)主要是,單臺(tái)容量必須大,運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜,建設(shè)地點(diǎn)選擇要考慮有充足的水源,從而,光伏發(fā)電與太陽(yáng)熱發(fā)電應(yīng)各發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)協(xié)調(diào)發(fā)展。鑒于我國(guó)研發(fā)基礎(chǔ)差,應(yīng)更加重視和加速太陽(yáng)能熱發(fā)電的發(fā)展,選擇大型集中電站的合適地點(diǎn),在改善性能、降低造價(jià)、增大單機(jī)容量等方面大力進(jìn)行有關(guān)研發(fā)工作,分階段建造與運(yùn)行一系列容量逐步擴(kuò)大的示范電站,為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
在太陽(yáng)能發(fā)電方面,國(guó)際上還在進(jìn)行一些新型發(fā)電方式的探索與研究發(fā)展,如太空發(fā)電、太陽(yáng)熱氣流發(fā)電、溫差發(fā)電等,對(duì)于有關(guān)的研發(fā)與創(chuàng)新工作,也應(yīng)給予積極鼓勵(lì)與支持。
?。?)規(guī)劃部署
必須從我國(guó)電力發(fā)展的全局出發(fā),在荒漠地區(qū)建設(shè)大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電基地的可行性研究和規(guī)劃工作,研究基地地址的合理選擇,超大面積電站的運(yùn)行維護(hù),負(fù)荷配置、電網(wǎng)調(diào)度技術(shù),發(fā)展利用電網(wǎng)集中式儲(chǔ)能和靠近負(fù)荷側(cè)的分散式儲(chǔ)能解決供電的不連續(xù)性與不穩(wěn)定性,以及超大容量遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)等。國(guó)家皮在統(tǒng)一規(guī)劃、大力支持下,分步驟的積極推進(jìn),本世紀(jì)上半葉可設(shè)想分為4步:第一步,力爭(zhēng)2010~2015年內(nèi)在荒漠地區(qū)建成一個(gè)10萬(wàn)千瓦級(jí)電站,用1 10千伏以上等級(jí)交流線(xiàn)路,輸往100~200公里外主電網(wǎng),解決運(yùn)行特性、電網(wǎng)調(diào)度與負(fù)荷分配等問(wèn)題,積累建設(shè)與運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。
第二步,到2020年左右,建成百萬(wàn)千瓦級(jí)電站,用超高電壓交流或直流線(xiàn)路,輸往幾百公里外的互聯(lián)電網(wǎng)。
第三步,到2030年左右,建設(shè)千萬(wàn)千瓦級(jí)的電站群,用1 000千伏特高壓交流或±800千伏直流線(xiàn)路,或高溫超導(dǎo)輸電輸往500公里以外的電網(wǎng)負(fù)荷中心。
第四步,到2050年左右,建設(shè)幾億千瓦電站群,輸至幾百至幾千公里外電網(wǎng)負(fù)荷中心,成為我國(guó)電力的主力。
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