限電|新型太陽能提供潔淨能源 敦煌鏡子發電站年發電量3.9億度

撰文:林芷瑩
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在煤電短缺的情況下,水力發電、太陽能等成為目前最理想的電能來源。位於新疆哈密伊吾縣淖毛湖鎮的塔式熔鹽太陽能熱發電站,今年9月初成功並網發電,預計每年可提供近2億度潔淨能源。

《新華社》報道,作為新疆第一座光熱發電站,哈密50兆瓦熔鹽塔式光熱發電站通過儲存熱能實現24小時持續發電,且實現了污染物零排放。

光熱,全名為聚光太陽能熱發電(Concentrated Solar Power),是太陽能發電的主要形式之一。與利用半導體材料將太陽光輻射能直接轉換為電能的光伏不同,光熱依靠的是通過各種反射鏡,將太陽光匯聚到收集裝置中,加熱導熱介質,再經過熱交換產生高溫蒸氣,推動汽輪機發電。

按太陽能採集方式劃分,光熱發電形式有槽式、塔式、碟式、菲涅爾式四種。其中,塔式系統是當下較為成熟的光熱技術路線之一。據果殼科技產業組公眾號「放大燈」報道稱,塔式設計為點式聚焦系統,利用大規模的定日鏡組成陣列,將太陽輻射反射並積聚到吸熱塔頂部的吸熱器對內部工質進行加熱。

塔式電站最大的優勢在於熱傳遞路程短、損耗小,聚光比和溫度都較高,且規模大,但缺點是不能小型化,無法建立分布式系統,因此對土地佔用多,前期投資大。此前,浙江中控太陽能技術有限公司董事長金建祥曾稱,目前光熱唯一的缺點是規模太小、成本太高,「這和光伏、風電大規模裝機後形成的低成本相比,暴露無遺」。

根據國際可再生能源際署發布的報告顯示,2020年,並網大規模光伏的全球加權度電成本為0.057美元,十年間成本降幅達85%;聚光太陽能熱發電成本為0.108美元/千瓦時,高出光伏技術近九成。但隨着技術進步,光熱被認為具備成為基礎負荷電源潛力的新興能源應用技術。

光伏發電和風電的間歇特性,決定了兩者需要配套儲能系統。光熱發電最大的優勢則在於其天然的儲能特質,可先將白天的太陽能以熱能形勢儲存起來,並在晚間或其他用電高峰期再帶動汽輪發電。業內普遍認為,光熱發電機組比燃煤機組的啟動時間更短、運行負荷範圍更寬、可根據電網調度指令實現較為頻繁的啟停,具有更好地調峰性能。

甘肅敦煌「超級鏡子發電站」,是中國首個百兆瓦級熔鹽塔式光熱電站。(視覺中國)

由於可預期的規模化效應,塔式系統成為新一批光熱發電項目主流技術。2013年,中國首座太陽能光熱發電站在青海並網發電,該發電站位於柴達木盆地東北邊緣的德令哈市西出口,總裝機容量50兆瓦。

此外,甘肅敦煌市向西約20公里處,還有一座被稱為「超級鏡子發電站」的首航高科敦煌100兆瓦熔鹽塔式光熱電站,是中國目前建成規模最大、吸熱塔最高、可24小時連續發電的100兆瓦級熔鹽塔式光熱電站。電站內的1.2萬多面定日鏡,以同心圓狀圍繞260米高的吸熱塔,鏡場總反射面積達140多萬平方米,設計年發電量達3.9億千瓦時。

今年5月,首航高科常務副總經理畢成業在第八屆中國國際光熱大會上表示,2021年是敦煌光熱電站性能提升期的第三年,機組性能尚未實現最佳,鏡場效率仍有15%至20%的可提升空間,熱力系統效率和廠用電率方面亦有可優化的空間。