我國(guó)太陽能光熱發(fā)電初步形成產(chǎn)業(yè)鏈，但仍有諸多技術(shù)瓶頸有待突破，從實(shí)驗(yàn)室到商業(yè)化道路漫長(zhǎng)

　　8月13日，中航工業(yè)西航兆瓦級(jí)碟式斯特林太陽能熱發(fā)電站示范工程方案被列入陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃重大科技專項(xiàng)。這標(biāo)志著位于陜西富平以58臺(tái)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)組成的兆瓦級(jí)太陽能熱發(fā)電站示范工程即將進(jìn)入實(shí)施階段。

　　此前的8月9日，位于北京延慶八達(dá)嶺的中科院太陽能熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)電站全系統(tǒng)貫通，首次太陽能發(fā)電實(shí)驗(yàn)獲得成功。此次實(shí)驗(yàn)成功意味著我國(guó)成為繼美國(guó)、德國(guó)、西班牙之后，世界上第四個(gè)掌握集成大型太陽能熱發(fā)電站有關(guān)技術(shù)的國(guó)家。

　　在光伏發(fā)電處于低谷之時(shí)，光熱發(fā)電市場(chǎng)卻被寄予厚望。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，光熱市場(chǎng)要真正啟動(dòng)，必須設(shè)備先行。而據(jù)記者了解，目前國(guó)內(nèi)多家企業(yè)都在積極從事光熱發(fā)電設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化研制工作。

　　碟式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)取得突破

　　據(jù)了解，中航工業(yè)西航是國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）分布式太陽能熱發(fā)電技術(shù)項(xiàng)目牽頭單位，研制的新能源科研項(xiàng)目斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是國(guó)防科工局批準(zhǔn)立項(xiàng)的軍轉(zhuǎn)民重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目。

　　斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是將太陽能、天然氣、沼氣、煤田氣等轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的動(dòng)力裝置，也是碟式太陽能熱發(fā)電站的核心設(shè)備之一，可廣泛應(yīng)用于航天、石油、化工等領(lǐng)域，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

　　中航工業(yè)西航研制新能源科研項(xiàng)目斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)始于2005年，2010年11月3日，首臺(tái)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在北京航空航天大學(xué)進(jìn)行性能試驗(yàn)取得成功，發(fā)電功率達(dá)到17.37—19.70千瓦，發(fā)動(dòng)機(jī)效率超過30%，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)；2011年12月，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)重大科技專項(xiàng)，通過國(guó)家國(guó)防科工局評(píng)審專家組評(píng)審驗(yàn)收。在攻堅(jiān)克難突破斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵工藝技術(shù)的同時(shí)，他們及時(shí)將科研成果商業(yè)化應(yīng)用，適時(shí)啟動(dòng)了兆瓦級(jí)碟式斯特林太陽能熱發(fā)電站示范工程。

　　光熱發(fā)電設(shè)備研制掀熱潮

　　此前，浙江華儀康迪斯太陽能科技有限公司自主研發(fā)了我國(guó)首臺(tái)10kw 碟式太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)樣機(jī)，并在寧夏石嘴山市進(jìn)行了測(cè)試及試運(yùn)行，填補(bǔ)了我國(guó)在碟式太陽能聚光發(fā)電技術(shù)方面的空白。

　　而早在2007年6月，國(guó)內(nèi)首座70千瓦的太陽能塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)在南京通過鑒定驗(yàn)收。

　　不過，在太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域，槽式聚光熱發(fā)電系統(tǒng)是迄今為止世界上唯一經(jīng)過20年商業(yè)化運(yùn)行的成熟光熱技術(shù)，而且它的儲(chǔ)能系統(tǒng)或者燃燒系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)運(yùn)行。

　　記者從中航空港通用設(shè)備有限公司了解到， 2010年初，他們與中科院工程熱物理研究所、華北電力大學(xué)合作，在槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)成套設(shè)備核心技術(shù)研發(fā)上取得成功，實(shí)現(xiàn)了曲面聚光鏡從技術(shù)到生產(chǎn)的完全國(guó)產(chǎn)化，采用了成本低廉的太陽能對(duì)日跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了具有強(qiáng)化換熱功能的線聚焦強(qiáng)化集熱管系統(tǒng)的重大突破，大大降低了槽式太陽能熱發(fā)電的成本。使我國(guó)繼美國(guó)、德國(guó)和以色列之后成為世界上第四個(gè)自主研發(fā)槽式太陽能熱發(fā)電的國(guó)家。

　　據(jù)中國(guó)科學(xué)院太陽能熱利用與光伏系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任王志峰透露，早在“十五”期間，中國(guó)科學(xué)院電工研究所、工程熱物理所等科研機(jī)構(gòu)和一些太陽能企業(yè)，已開始了光熱發(fā)電技術(shù)的項(xiàng)目研究。目前，我國(guó)科學(xué)家已經(jīng)對(duì)碟式發(fā)電系統(tǒng)、塔式發(fā)電系統(tǒng)以及槽式聚光單元進(jìn)行了研究，掌握了一批太陽能光熱發(fā)電的核心技術(shù)，如高反射率高精度反射鏡、高精密度雙軸跟蹤控制系統(tǒng)、高熱流密度下的傳熱、太陽能熱電轉(zhuǎn)換等。

　　產(chǎn)業(yè)鏈初步形成 技術(shù)瓶頸待解

　　據(jù)專家介紹，就幾種形式的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)相比較而言，槽式熱發(fā)電系統(tǒng)是最成熟的技術(shù)，塔式熱發(fā)電系統(tǒng)的成熟度目前不如拋物面槽式熱發(fā)電系統(tǒng)，而配以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的拋物面碟式熱發(fā)電系統(tǒng)，雖然有比較優(yōu)良的性能指標(biāo)，但目前主要還是用于邊遠(yuǎn)地區(qū)的小型獨(dú)立供電，大規(guī)模應(yīng)用成熟度尚不足。

　　此外，槽式技術(shù)雖然較為成熟，但發(fā)電過程需要大量用水；塔式技術(shù)也需要大量用水；只有碟式技術(shù)發(fā)1千瓦時(shí)電只需1.4升水，能適應(yīng)日照時(shí)間長(zhǎng)的沙漠和戈壁地區(qū)，在三種光熱發(fā)電技術(shù)中轉(zhuǎn)化率最高。

　　據(jù)了解,目前，我國(guó)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)商業(yè)化示范項(xiàng)目剛剛起步，打造我國(guó)太陽能光熱產(chǎn)業(yè)鏈需要解決的問題有很多，比如，要掌握關(guān)鍵零部件技術(shù)，并經(jīng)過商業(yè)實(shí)踐的考核；國(guó)內(nèi)大型發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)和調(diào)試缺乏經(jīng)驗(yàn)，需要與國(guó)外企業(yè)和專家合作；需要國(guó)家出臺(tái)強(qiáng)有力的扶持政策調(diào)動(dòng)企業(yè)的積極性，但業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，最迫切的重中之重，就是核心設(shè)備和關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化研制問題，只有打破這一瓶頸，才能有望從根本上降低太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的成本，推動(dòng)太陽能熱發(fā)電在我國(guó)的商業(yè)化應(yīng)用。

　　據(jù)介紹，在國(guó)外，太陽能熱發(fā)電已有幾十年的歷史。上世紀(jì)80年代，人們對(duì)建成的太陽能光熱發(fā)電站進(jìn)行技術(shù)總結(jié)后認(rèn)為，雖然技術(shù)上可行，但投資過大，且降低造價(jià)十分困難，致使各國(guó)發(fā)展太陽能光熱發(fā)電站的計(jì)劃擱淺。過去，我國(guó)在太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域受經(jīng)費(fèi)和技術(shù)條件的限制，開展的工作較少。近年來，隨著太陽能光熱發(fā)電站在全球的重新興起，我國(guó)在太陽能聚光方法及設(shè)備、高溫傳熱儲(chǔ)熱、電站設(shè)計(jì)、集成以及控制方面,也取得了一些實(shí)質(zhì)性突破。建設(shè)太陽能光熱發(fā)電站所需的主要設(shè)備和零部件, 已初步形成了產(chǎn)業(yè)鏈。

　　不過，該產(chǎn)業(yè)仍存在諸多需要突破的技術(shù)瓶頸。“比如，目前最為成熟的槽式熱發(fā)電技術(shù),其真空玻璃的集熱管損壞率高,其使用的導(dǎo)熱油一噸動(dòng)輒三四萬元,價(jià)格昂貴。”有業(yè)內(nèi)人士告訴記者。

　　槽式光熱發(fā)電設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)最激烈

　　近年來隨著世界光熱發(fā)電市場(chǎng)的爆發(fā)式增長(zhǎng)，槽式光熱發(fā)電從系統(tǒng)集成到關(guān)鍵部件制造各個(gè)環(huán)節(jié)，西門子、阿爾斯通、ABB等諸多巨頭紛紛涌入，使得槽式光熱電站的整體系統(tǒng)以及聚光系統(tǒng)、傳熱系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)等各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)水平都得到了巨大的提升，聚光組件(SCA)、集熱管(HCE)、拋物面反射鏡等關(guān)鍵部件形成了相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范。

　　從國(guó)內(nèi)情況來看，槽式光熱發(fā)電所需的集熱管、聚光鏡和塔式要用的鏡場(chǎng)跟蹤系統(tǒng)、集熱器等核心設(shè)備，都有企業(yè)在進(jìn)行研發(fā)，并實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的技術(shù)突破，但目前的關(guān)鍵問題是，要從實(shí)驗(yàn)室突破到實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)還有很長(zhǎng)一段路要走，諸多問題還需解決。

　　中國(guó)科學(xué)院電工研究所研究員馬勝紅認(rèn)為，雖然光熱發(fā)電系統(tǒng)對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)來說技術(shù)門檻并不高，但在熱油循環(huán)、儲(chǔ)能以及熱交換等技術(shù)環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)企業(yè)仍有待進(jìn)一步攻關(guān)，關(guān)鍵是在大系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)上，還應(yīng)向發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)。