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技术落地的挑战
过去的十年虽然光热发电走了无数弯路,也产生无数失败案例,但却是中国的光热产业培育的十年。国内光热电站技术经历了拿来主义到自我创作的过程,核心设备逐渐实现了国产化。
十一五期间,科技部成立了光热产业联盟,其工作内容之一是推进光热技术创新,包括学习国外的技术。当时,国内组织过不少考察团去西班牙、美国学习其先进经验。作为光热核心设备,因为直到现在,我国光热技术还保留有国外影子。
由于国内外巨大的环境差异,技术落地是一个长期而艰难的过程。“西班牙接近赤道,光照条件好,全年风和日丽,温度全年零下五到四十度;德令哈的光照条件也不错,但是那里有沙暴,光热最怕这个东西。而且整个地区主要以戈壁为主,温差可达零下20,零下30度之多,而且有非常大的风,那么电站又要考虑能否适应大风天气,适应了地中海气候的光热技术拿到赤道来,外国人也得适应适应,所以,不是说光照充足就适合做光热,还有很多气象资料也是产业链上的一环。”上述业内人士表示。
国内外对EPC的理解也不同。国外EPC是一个公司,中国把EPC分成了设计院、建设公司、业主。曾经在一次研讨会上,中国企业和西班牙发生了激烈的争执,西班牙人说一块搞EPC,但中国人反复解释说中国的EPC是业主,设计院、建设公司,不是一个概念。
在技术选择上,从业者需要在“效率”、“风险”、“价格”上进行权衡。要是考虑转化效率,就要选用风险较高的塔式,塔式只要一个集热管,但这个集热管要求寿命20年,坏了整个电站就没法运转。要是求稳,槽式相对稳定,一个50万千瓦的槽式电站要2.5万个集热管,坏了几个可以直接换,但效率不如塔式。至于菲涅尔式,在西班牙并没有获得成功,如果国内想成功,必须有所创新。
最大的挑战来自于系统的集成。天瑞星副总经理崔孟龙告诉杂志记者:“核心部件关键部件国产化应该说没有什么问题,主要是做好系统集成,如何将技术打包,这是在考研设计院方案的合理性,经验多少。因此,设计院在光热产业链上扮演了非常重要的一个环节。”
有不愿具名的业内人士告诉记者:“德令哈一些企业同时具有EPC、业主、投资者的身份,实际上的专业性还是难以保障的,一些项目因为设备未到位出现了延期的状况,关键是在集成环节缺乏专业性的统筹。在国内还好,但是国内企业走向国际,如果出现拖延完工的情况,会有惩罚措施。”
目前,业内比较认可的是中国能源建设集团旗下西北院与华北设计院,两院从零几年就开始介入光热发电,已经有十几年的经验。西北院赵晓辉博士告诉《能源》记者:“我们做过光伏也做过光热,光热并不是像光伏一样简单了解工艺流程就可以仓促上马的,作为一种技术集成型的新能源,而光热电站就好像一台精密的仪器,由不同技术打包而成,就好比装修采购不同的材料还需要一个好的装修公司设计。”
以槽式电站为例,槽式发电主要通过三个部件——太阳岛、储热岛、常规岛。太阳岛主要是把太阳能聚焦到集热管里面把介质加热到400度,提供热量,核心部件以集热管、反射镜和驱动控制为主,仅仅这里就涉及了三种供应商。
在槽式电站中,光镜要将6平方米多的阳光聚焦到70毫米的集热管上面,镜子每个点的误差都会有影响。但决定误差的不光是镜子本身,还有支架的质量,支架是抛物面的基本固件,要保证组装起来精度够,而且随着运转,春夏秋冬季节变化支架不能变形,变形会直接影响效率。
在储热岛环节,储热的作用是把热量储存用于夜间的发电和调控。储热设备是熔盐罐和熔盐控制器,介质使用熔融盐,也就是硝酸钾、硝酸钠等工业盐,它们常温下是固体粉末,但是到二百多度就成了液体,盐的比热很大,同样的体积它可以储存更多的热量,更适合做储热介质。盐的比热很大,同样的体积它可以储存更多的热量。国内的制造问题不大,但是决定储热效果的并非介质本身,而是储热罐的质量。储热罐要求一般能够保证8个小时发电的大型储热罐几十万吨的盐,一晚上的降温也就8度,所以管子的品质也很重要,要做到吸收热量,避免反射热量,吸收之后会辐射热量,对流和传导的过程会丢失热量。所以管子必须高效率地吸收光并转化成为热,这也是为了效率服务。
常规岛则相对简单,主要包括汽轮机、冷凝机和发电机组,常规岛决定了真正把蒸汽转化成电的程度,决定着后级系统的效率,也就决定着投资回报和成本。目前,国内杭汽轮机等厂家已经能够自主生产,转化效率不如GE、西门子等,但价格上有充分竞争力。
起点还是终点?
俗话说:一鼓作气,再而衰、三而竭,未来,这20座示范项目的成败将关系到光热产业的生死。
从采访结果上看,光热产业主要挑战并非技术不成熟,而是光热电站本身对质量的要求近乎苛刻,类似于我国的航天产业,几乎容不得微小的失误,这也能解释前文所述航空、航天系企业成为产业的重要玩家的原因。
不过尽管面临的挑战居多,但企业依旧充满信心,毕竟,从企业的角度来看,当前市场环境更加理性、政策更加成熟,但根本原因还是光热技术无论在环保还是稳定性上均有光伏、风电不具备的优秀基因。如果继续发展下去,它的成长速度会比光伏快,毕竟在化学储能技术不成熟的今天,它和电网的亲和力更强。如果中国政府真心想做这个产业,一定是能成功的,毕竟神舟飞船都造了出来,还造不出光热电站?
从示范项目可以看出,企业也在做尝试和创新,不仅是在提高效率降低成本上,而且是在和光伏、火电等的配合上,为实现一个区域上网的水平更加平稳,国外已有塔式和光伏电站互补的成功案例,国内光热互补和光煤互补的概念也运势而生。
崔孟龙表示:“基于热在储能上的优势,光热的一个作用就是调峰作用,因此,光热可以作为光伏很好的协调发展。现在光伏电站装机量很大,规模小对电网冲击可能体现不出来,规模大了就对电网的冲击会很大。怎么解决这个问题?德国光伏装机量很大,结果变得更加不清洁,每个光伏电站要配一些燃煤机组做调峰,如果能让光伏变的更加清洁,光热是一个非常好的备选。”
产业研究者王寒松告诉记者:“光转化成热具有极高的转化效率,而热转化成电效率却并不是很高,所以光热不仅在发电领域应用广阔,在热的领域更有开发价值。最显而易见的,就是我们长期以来使用的太阳能热水器,实质上就是个小型的光热系统,在一些复合能源站上有很好的应用。”
在新能源领域,无论风力发电还是光伏发电,都需要额外加装热机组,因此国内北方地区,冬季供暖仍旧以燃煤电厂为主,由于光热发电与燃煤发电在原理上有相通之处,因此其“热”甚至更具市场前景。
未来一段时间,所有从业者的命运都将押注在这20个示范项目上。从已经落成的示范项目来看,从业者普遍选择了比较稳妥的槽式和塔式电站,也有资深科研团队开始在菲涅尔式上探索。采访中,记者也感触到了企业方面一丝不苟的精神。上述业内人士一致认为:“政府的政策非常令人兴奋,也能看到政府推进光热产业的决心,因此,这批示范项目一定要做好,虽然20个项目可能不会都很好,但也能看到哪些企业是真正有志于做产业的。有两种企业,一个是大企业,另一个是小企业,也许总经理就说愿意干,但是实力不够。预计今年年底这样的企业就会浮出水面。”
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