來(lái)源： 中國能源報  

  我國太陽(yáng)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)驗室到商業(yè)化道路漫長(cháng)

  8月13日，中航工業(yè)西航兆瓦級碟式斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電站示范工程方案被列入陜西省科技統籌創(chuàng )新工程計劃重大科技專(zhuān)項。這標志著(zhù)位于陜西富平以58臺斯特林發(fā)動(dòng)機組成的兆瓦級太陽(yáng)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，位于北京延慶八達嶺的中科院太陽(yáng)能熱發(fā)電實(shí)驗電站全系統貫通，首次太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)驗獲得成功。此次實(shí)驗成功意味著(zhù)我國成為繼美國、德國、西班牙之后，世界上第四個(gè)掌握集成大型太陽(yáng)能熱發(fā)電站有關(guān)技術(shù)的國家。

  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)內普遍認為，光熱市場(chǎng)要真正啟動(dòng)，必須設備先行。而據記者了解，目前國內多家企業(yè)都在積極從事光熱發(fā)電設備的國產(chǎn)化研制工作。

  碟式斯特林發(fā)動(dòng)機取得突破

  據了解，中航工業(yè)西航是國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）分布式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)項目牽頭單位，研制的新能源科研項目斯特林發(fā)動(dòng)機是國防科工局批準立項的軍轉民重大科技專(zhuān)項項目。

  斯特林發(fā)動(dòng)機是將太陽(yáng)能、天然氣、沼氣、煤田氣等轉換成機械能的動(dòng)力裝置，也是碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電站的核心設備之一，可廣泛應用于航天、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目斯特林發(fā)動(dòng)機始于2005年，2010年11月3日，首臺斯特林發(fā)動(dòng)機在北京航空航天大學(xué)進(jìn)行性能試驗取得成功，發(fā)電功率達到17.37—19.70千瓦，發(fā)動(dòng)機效率超過(guò)30%，達到了預期目標；2011年12月，斯特林發(fā)動(dòng)機重大科技專(zhuān)項，通過(guò)國家國防科工局評審專(zhuān)家組評審驗收。在攻堅克難突破斯特林發(fā)動(dòng)機關(guān)鍵工藝技術(shù)的同時(shí)，他們及時(shí)將科研成果商業(yè)化應用，適時(shí)啟動(dòng)了兆瓦級碟式斯特林太陽(yáng)能熱發(fā)電站示范工程。

  光熱發(fā)電設備研制掀熱潮

  此前，浙江華儀康迪斯太陽(yáng)能科技有限公司自主研發(fā)了我國首臺10kw 碟式太陽(yáng)能聚光發(fā)電系統樣機，并在寧夏石嘴山市進(jìn)行了測試及試運行，填補了我國在碟式太陽(yáng)能聚光發(fā)電技術(shù)方面的空白。

  而早在2007年6月，國內首座70千瓦的太陽(yáng)能塔式光熱發(fā)電系統在南京通過(guò)鑒定驗收。

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

  記者從中航空港通用設備有限公司了解到， 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(yáng)能熱發(fā)電系統成套設備核心技術(shù)研發(fā)上取得成功，實(shí)現了曲面聚光鏡從技術(shù)到生產(chǎn)的完全國產(chǎn)化，采用了成本低廉的太陽(yáng)能對日跟蹤驅動(dòng)系統，實(shí)現了具有強化換熱功能的線(xiàn)聚焦強化集熱管系統的重大突破，大大降低了槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電的成本。使我國繼美國、德國和以色列之后成為世界上第四個(gè)自主研發(fā)槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電的國家。

  據中國科學(xué)院太陽(yáng)能熱利用與光伏系統重點(diǎn)實(shí)驗室主任王志峰透露，早在“十五”期間，中國科學(xué)院電工研究所、工程熱物理所等科研機構和一些太陽(yáng)能企業(yè)，已開(kāi)始了光熱發(fā)電技術(shù)的項目研究。目前，我國科學(xué)家已經(jīng)對碟式發(fā)電系統、塔式發(fā)電系統以及槽式聚光單元進(jìn)行了研究，掌握了一批太陽(yáng)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、高熱流密度下的傳熱、太陽(yáng)能熱電轉換等。

  產(chǎn)業(yè)鏈初步形成 技術(shù)瓶頸待解

  據專(zhuān)家介紹，就幾種形式的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統相比較而言，槽式熱發(fā)電系統是最成熟的技術(shù)，塔式熱發(fā)電系統的成熟度目前不如拋物面槽式熱發(fā)電系統，而配以斯特林發(fā)動(dòng)機的拋物面碟式熱發(fā)電系統，雖然有比較優(yōu)良的性能指標，但目前主要還是用于邊遠地區的小型獨立供電，大規模應用成熟度尚不足。

  此外，槽式技術(shù)雖然較為成熟，但發(fā)電過(guò)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，能適應日照時(shí)間長(cháng)的沙漠和戈壁地區，在三種光熱發(fā)電技術(shù)中轉化率最高。

  據了解,目前，我國光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)商業(yè)化示范項目剛剛起步，打造我國太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)鏈需要解決的問(wèn)題有很多，比如，要掌握關(guān)鍵零部件技術(shù)，并經(jīng)過(guò)商業(yè)實(shí)踐的考核；國內大型發(fā)電系統建設和調試缺乏經(jīng)驗，需要與國外企業(yè)和專(zhuān)家合作；需要國家出臺強有力的扶持政策調動(dòng)企業(yè)的積極性，但業(yè)內人士普遍認為，最迫切的重中之重，就是核心設備和關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化研制問(wèn)題，只有打破這一瓶頸，才能有望從根本上降低太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的成本，推動(dòng)太陽(yáng)能熱發(fā)電在我國的商業(yè)化應用。

  據介紹，在國外，太陽(yáng)能熱發(fā)電已有幾十年的歷史。上世紀80年代，人們對建成的太陽(yáng)能光熱發(fā)電站進(jìn)行技術(shù)總結后認為，雖然技術(shù)上可行，但投資過(guò)大，且降低造價(jià)十分困難，致使各國發(fā)展太陽(yáng)能光熱發(fā)電站的計劃擱淺。過(guò)去，我國在太陽(yáng)能光熱發(fā)電領(lǐng)域受經(jīng)費和技術(shù)條件的限制，開(kāi)展的工作較少。近年來(lái)，隨著(zhù)太陽(yáng)能光熱發(fā)電站在全球的重新興起，我國在太陽(yáng)能聚光方法及設備、高溫傳熱儲熱、電站設計、集成以及控制方面,也取得了一些實(shí)質(zhì)性突破。建設太陽(yáng)能光熱發(fā)電站所需的主要設備和零部件, 已初步形成了產(chǎn)業(yè)鏈。

  不過(guò)，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,其使用的導熱油一噸動(dòng)輒三四萬(wàn)元,價(jià)格昂貴。”有業(yè)內人士告訴記者。

  槽式光熱發(fā)電設備競爭最激烈

  近年來(lái)隨著(zhù)世界光熱發(fā)電市場(chǎng)的爆發(fā)式增長(cháng)，槽式光熱發(fā)電從系統集成到關(guān)鍵部件制造各個(gè)環(huán)節，西門(mén)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以及聚光系統、傳熱系統、儲熱系統等各子系統的設計、工程建設、運行維護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)鍵部件形成了相應的行業(yè)規范。

  從國內情況來(lái)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、集熱器等核心設備，都有企業(yè)在進(jìn)行研發(fā)，并實(shí)現了相關(guān)的技術(shù)突破，但目前的關(guān)鍵問(wèn)題是，要從實(shí)驗室突破到實(shí)現商業(yè)化量產(chǎn)還有很長(cháng)一段路要走，諸多問(wèn)題還需解決。

  中國科學(xué)院電工研究所研究員馬勝紅認為，雖然光熱發(fā)電系統對國內企業(yè)來(lái)說(shuō)技術(shù)門(mén)檻并不高，但在熱油循環(huán)、儲能以及熱交換等技術(shù)環(huán)節，國內企業(yè)仍有待進(jìn)一步攻關(guān)，關(guān)鍵是在大系統的技術(shù)和經(jīng)驗上，還應向發(fā)達國家學(xué)習。（記者　張子瑞）