对我国开发太阳能光热电站的几点思考

李洪川

(黄河上游水电开发有限责任公司，青海西宁 810003)

对我国开发太阳能光热电站的几点思考

李洪川

(黄河上游水电开发有限责任公司，青海西宁 810003)

太阳能光热发电技术是利用太阳的法向直接辐射，采用聚光技术将太阳光的热量聚焦以加热传热介质，传热介质将水加热为高温、高压蒸汽，再推动汽轮发电机组发电，同时可以配置储热系统，可实现在没有太阳光照的情况下连续发电。结合我国实际，从电网接入适应性、光热资源、植被改善、清洁环保几方面分析了光热发电的优势。并针对目前主流的塔式和槽式光热发电技术，从我国地理环境、光资源、机组冷却方式等方面分析了存在的风险和困难，对我国光热发电的开发建设提出了部分建议。

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1 光热发电简介

太阳能光热发电技术的原理是利用太阳的法向直接辐射DNI(Direct Normal Irradiation)，采用聚光技术将太阳光聚焦在接收器上，加热接收器中的传热介质，通过高温的传热介质在蒸发器和过热器中使水转变为高温、高压蒸汽，再推动汽轮发电机组发电。由于太阳能光热发电可配置储能系统，在没有太阳光照的情况下，仍然可以发电。当太阳辐射存在时，汽轮发电机组发电的同时，机组配置的储热系统进行储热;当太阳辐射缺失时，汽轮发电机组利用储热系统的放热带负荷发电，储能系统的容量足够的话，完全可以实现24h连续发电，这也是光热发电的最重要价值。

光热发电目前有四种技术路线:槽式，塔式，菲涅尔式，碟式。目前技术相对成熟并开始商业化推广的主要是槽式和塔式;线性菲涅尔式和碟式斯特林式由于技术成熟度的原因，目前还较少商业化的开发。截至2015年底，全球光热发电装机规模已经达到4.94GW，其中槽式占比约为80%，塔式约为13%，其余为菲涅尔式和碟式。

2 光热发电的优势和有利条件

2.1 光热发电可稳定发电并满足调度要求

光热发电机组通过配置储热系统并增大集热系统的容量，可以实现连续稳定发电。另外，光热发电站的电网调度特性与传统火电厂基本相同，无扰动冲击和容量限制，可快速的调节汽轮发电机组的出力，参与电网一次调频和二次调频;电网接入简单可靠，可以替代燃煤机组调节电力系统中风电场造成的发电出力与用电负荷的不平衡，实现太阳能发电和风力发电的稳定外送;同时，光热发电站稳定的电力输出和良好的调节性能，可使输电线路保持较高的输电功率，提高全年的输电量，降低单位电量的输电成本。而且，由于太阳能热发电机组的出力稳定可靠，受端电网无需配置大容量的备用电源［2-3］。

2.2 光热发电发展潜力巨大

我国西北部地区，有着丰富的太阳能直接辐射资源，绝大部分土地为戈壁、荒漠，具备建设大型太阳能热发电基地的自然条件，适于集中大规模建设太阳能发电基地。

2.3 发展光热发电可改善气候，改良土地

光热发电由于占地面积大，镜场可以大幅度减少地面土壤所接收到的辐照量，大幅缓解地面风速，显著降低地表水分蒸发量，有助于改良土壤，从根本上治理改善沙漠化、盐碱化土地，可以形成发电、种植、畜牧三业并举的有利格局，拉动区域经济发展。

2.4 技术路线相对成熟、环境友好

光热发电工艺流程及控制模式技术相对成熟，对此项技术的设计、生产、安装、调试、运行、维护都有一定的经验积累。系统运行后基本不存在排放，不存在泄漏、辐射、毒害问题，可视为零污染、零碳排放的发电技术。

3 我国开发光热发电应注意的问题

我国适合建设光热电站的地区主要集中在西北地区，由于我国自主光热发电技术尚不成熟，所以目前基本都是引进国外工艺路线，而我国西北地区严苛的自然环境与国外光热电站所处的地区环境差别较大。考虑到光热发电的技术特性，投产是否能够达到预期运行指标与建设地点的地理环境、电网送出条件关联很大。下面主要针对塔式光热电站和槽式光热电站建设谈一下国内外的差别。

(1)冬季气温差别大。目前运行相对成熟稳定的光热电站基本都在美国和西班牙以及南非的部分地区，这些地区的共性是冬季气温相对较高，对寒冷地区光热电站的运行并没有太多经验。因此，引进国外工艺技术时必须结合我国实际考虑好冬季防冻的解决方案。

(2)DNI指标不同。国外建设光热发电站的地区DNI值较高，有利于光热电站的运行，而我国适合发展光热电站建设的地区DNI值较低。

(3)防风沙磨损问题。我国西部适合光热电站建设的地区基本都属于荒滩戈壁，其风沙对定日镜或反射镜磨损较大。同时，空气中含沙量较大会对塔式电站的吸热器管束表面吸热涂层产生磨损，降低吸热效率，缩短涂层的寿命周期。

(4)汽机冷却方式不同。国外光热电站的汽机冷却一般采用水冷或空冷加水冷方式，汽机运行效率较高。而我国光热电站的建设地区基本都是缺水地区，按照国家政策，必须采用空冷方式，高温的环境下，汽机效率较低。

(5)熔盐质量问题。由于光热电站带储热才具有开发价值，而目前通用的储热材料都是硝酸钠和硝酸钾组成的二元熔盐。熔盐所含杂质会对管道和设备造成腐蚀，熔盐的纯度指标很重要。

(6)带储热塔式电站的运行配合问题。目前国外已投产的塔式水工质光热电站均不带储热功能，而在我国建设光热电站则必须带储热功能才具有投资价值。那么对于水工质带储热的电站来说，在云遮条件下储热系统和吸热器蒸发系统如何能够实现无缝连接的运行操作配合是一个必须认真研究的问题。对于熔盐工质塔式光热电站则不存在此种问题，但大型塔式熔盐电站的镜场运行控制稳定性仍是需要关注的重点。

4 结语

太阳能光热发电作为一种低碳环保的清洁能源，具有可储能，机组启停时间短，负荷调节速度快的特点，对电网更为友好，易被电网接纳。但因该项技术目前在我国还处于起步阶段，其还具有自身系统复杂、占地大、厂址外部资源关联度高、施工周期长等特点，因此在我国开发建设光热电站，除了要考虑前述问题外，还应做好系统集成，汽轮发电机组功率和储热容量的设计优化等工作。同时必须及早开展拟选厂址的光资源DNI检测，分析项目开发地的外界条件，充分做好前期工作，避免盲目开发。

［1］黄素逸，黄树红.太阳能热发电原理及技术［M］.北京:中国电力出版社，2012.

［2］孙锐.太阳能热发电在电力系统中的作用［C］.2014中国光热发电投融资峰会暨CSPPLAZA年会.北京:2014.

［3］李春来，朱慧敏.青海省光伏电站接入电网调度模式探讨［J］.电力科技与环保，2011，27(2):58-59.

Some suggestions on development concentrating solar power in China

Concentrating solar power technology is making use of the solar direct normal irradiance to heating heat-transfer medium by focusing the heat of the sunlight with light-gathering technologies.Heat transfer medium will heat water to steam with high temperature and pressure to drive a Steam Turbine Generator Unit to generate electricity and be deployed with heat storage system to make it continuously generate electricity without sunlight.Combing with the Chinese practical situation，it analyses the advantages of Solar-thermal power generation from several aspects including adaptation of the power grid accessing，solar resources，vegetation improvement，clean and environment protection.And contraposing the mainstream tower and parabolic trough Solar-thermal Power Generation Technology，it analyses the risks and difficulties from four aspects including national geographical environment，light resources，set cooling mode and puts forward some suggestions on the development and construction of concentrating solar power in China.

China;concentrating solar power;development;suggestions

TM615

:B

:1674-8069(2017)01-057-02

2016-08-11;

:2016-09-26

李洪川(1972-)，男，青海西宁人，高级工程师，主要从事太阳能光热发电项目开发工作。E-mail:lihc_72@163.com