当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力.太阳能作为一种可再生的新能源,越来越受到人们的关注.我国每年太阳能资源理论储量折合标准煤达17 000亿t,而包括风能、水能、生物质能、地热能在内的其它所有可再生能源折合标准煤不到60亿t,太阳能利用潜力巨大^[1].

太阳能发电技术主要有两种方式:光伏发电和光热发电.光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种技术.光热发电是通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置中,利用太阳能加热收集装置内的传热介质(液体或气体)将水加热形成蒸汽带动或者直接带动发电机发电的一种技术^[2].

与光伏发电相比,光热发电的优势之一在于可以建立大型核心支撑电站,目前美国加州的太阳能光热发电一号及二号装机容量分别达到了850 MW和750 MW,相当于一台大型火电机组^[2] ;优势之二为光热电站可以通过储能实现24 h持续电力供应,有利于电力系统的稳定和调节.这是目前光伏发电无法做到的,这使得太阳能有望成为现有火电站的有力竞争者;优势之三为光热发电可以避免光伏发电上游多晶硅生产过程中产生的高耗能、高污染问题;优势之四为光热发电能源转换效率比较高,可以达到35%～40%,而光伏发电的能源转换效率一般只有12%～14%左右. 1 光热发电在国外的发展情况

自1950年原苏联设计制造了世界上第一座塔式太阳能光热发电站和1976年法国在比利牛斯山建成第一座电功率达100 kW太阳能光热发电系统之后,美国、西班牙、意大利、以色列、澳大利亚、日本等国相继建立了各种不同类型的试验示范装置和商业化运行装置,促进了太阳能光热发电系统的发展和商业化进程.

世界现有的太阳能光热发电系统主要有塔式系统、槽式系统和碟式系统三类^[3].目前这三种技术路线各自处在不同的发展阶段,塔式系统和蝶式系统仍处在试验示范阶段,只有槽式系统实现了商业化.据国际权威机构统计,截至2009年,全球处在运行状态的槽式光热发电占整个光热电站的88%,占在建项目的97.5%^[4].

随着各国政策措施的支持以及光热发电技术的逐步成熟,全球光热发电产业正进入高速发展期.据统计,太阳能光热发电在全球已运行装机容量近70万kW,在建的近100万kW.预计到2015年,全球所有光热发电项目规模将达17 GW以上.欧美各国已经开始将光热发电作为未来替代传统能源的主导选择.

2009年7月,欧洲各国联合启动“欧洲沙漠行动”,计划在未来10年内投资4 000亿欧元,在撒哈拉沙漠地区建立庞大的光热电站,该项目至少将满足全欧洲15%的电力需求^[5].

作为世界第一大能源消耗国的美国,近年来一直不断布局一幅以光热发电技术为主色调的新蓝图^[6].继建立了采用聚光光热发电技术的全球最大太阳能发电厂之后,美国加利福尼亚州政府最近规划、批准的一系列太阳能项目,无一例外均采用了聚光光热发电技术.按照加利福尼亚州的规划要求,到2030年,其光热发电与光伏发电的装机比例为4∶1. 2 光热发电在我国的发展情况

我国自“七五”计划起开始了对太阳能的利用研究^[7].特别是经过科技部“十一五”863重点项目“太阳能热发电技术及系统示范”的努力,我国在太阳能聚光方法及设备、高温传热储热、电站设计、集成以及控制方面,已经取得了实质性成果.目前,我国已经掌握了一批太阳能光热发电的核心技术,如高精度高反射率的反射镜、高精度双轴跟踪控制系统、高热流密度下的传热、太阳能热电转换系统等.

2010年7月1日,亚洲首座兆瓦级塔式太阳能光热发电站在北京延庆动工兴建,该电站建成后,预计每年发电量可达270万kW·h,相当于1 100余t标准煤产生的电量^[4].

在国外已经相继启动大规模的太阳能光热发电基地背景下,我国也已将太阳能光热发电作为重点发展的战略性新兴产业之一.国家电力“十二五”规划中明确指出,“十二五”期间,将在甘肃、宁夏、新疆、内蒙古等省份选择条件适合的地点建立太阳能光热发电示范电站.

2011年6月1日,国家发展和改革委员会颁布的《产业结构调整指导目录(2011)》正式实施,在指导目录鼓励新增的新能源门类中,太阳能光热发电被放在突出位置,成为新能源产业建设的重中之重.

太阳能光热发电也正在成为我国能源巨头新的角逐焦点.2011年4月,内蒙古50 MW槽式太阳能光热发电项目中标结果揭晓,大唐新能源股份有限公司以0.939 9元·(kW·h)^-1的最低价中标.有关资料显示,内蒙古光热发电项目总投资约为16亿元,每年可发电1.2亿kW·h以上^[8]. 3 河北省发展光热发电的对策和建议

近年来,河北省可再生能源产业迅猛发展,风电产业到2010年底累计装机总量已达到4 922 MW,在全国位居第三位;太阳能光伏行业仅次于江苏位列全国第二位,但主要集中在光伏电池及组件生产,光伏发电装机容量很小.由于风电和光伏发电输入功率的波动性、间歇性及不可准确预测性造成电力系统调度运行困难,安全并网和输送问题日益突出.而太阳能光热发电以其与现有电网匹配性好、光电转化率高、连续稳定发电和调峰发电的能力较强、发电设备生产过程绿色、环保,不产生任何有毒物质等特点受到人们的关注.

河北省太阳能资源丰富,具有较大的可开发利用价值.河北省地处东经 113°27′～119°50′、北纬36°03′～42°40′之间.河北省西北部的张家口、承德的大部分地区年平均日照时数为3 000~3 200 h,辐射总量为5 852～6 680 MJ·m^-2 ·a^-1,相当于200～225 kg标准煤释放的热量,为全国太阳能资源二类地区.河北省中部和东南部各市年平均日照时数为2 200～3 000 h,辐射总量为5 016～5 852 MJ·m^-2 ·a^-1,相当于170～200 kg标准煤释放的热量,为全国太阳能资源三类地区.

目前,太阳能光热发电的技术难题虽然已经基本解决,但还面临投资和电价太高、技术成熟度差、政策支持体系不完善等许多问题.随着光热发电技术的不断发展,光热发电站的规模化、设备国产化以及扶持政策的实施等将逐步降低光热发电的投资成本和运行成本,光热发电的比较优势会逐步凸显.为此,对河北省发展光热发电的建议如下: (1) 提升光热发电在清洁能源体系中的战略地位

河北省对光热发电的潜力和技术经济优势认识还不充分,对光热发电的认知度还比较低,需加强宣传,让全社会认识到太阳能光热发电的优越性和重要性.政府部门应在对太阳能光热发电的发展作出充分调研、论证的基础上,逐步确立光热发电在太阳能开发利用乃至清洁能源发展中的战略定位,加快促进太阳能光热发电技术的发展,使光热发电逐步成为河北省重要的战略性新兴产业. (2) 科学制定光热发电产业技术发展规划,促进河北省光热发电产业健康有序发展

结合国际趋势和国内条件,制定积极、务实的发展路线图,尽快研究并提出河北省光热发电产业技术发展规划,明确各阶段的发展目标、重点任务.同时,研究提出促进光热产业技术发展的政策保障措施,充分发挥市场机制的作用,有序引导企业积极投资河北省光热发电产业. (3) 加大财政扶持力度,构建技术支撑,促进河北省光热发电装备制造业发展

围绕太阳能光热发电的核心技术开展技术攻关,加大科技和研发投入,构建促进产业发展的技术支撑.积极扶持、培育具有自主创新能力和核心竞争力的骨干企业,鼓励建立以企业为主体、高等院校与科研院所为支撑的技术联盟,通过与国家科研院所、大专院校开展多种形式合作,加强企业科技人才体系建设,为河北省光热发电产业提供强有力的人才和技术支撑.逐步在河北省形成比较完整的从基本材料、主机设备和系统设计集成的太阳能光热发电产业链. (4) 启动光热发电与火力发电互补试点示范工作

光热发电与火力发电的原理相同,两者很容易结合起来.将光热发电与火力发电互补,在技术上实现的难度较小,具有十分广阔的市场前景.一方面可以提高小型火力发电厂的装机容量,促进其节能减排工作取得成效;另一方面,光热发电系统还可以节省储能系统和发电系统的投资成本.

根据《河北省电力“十二五”发展规划》,到2010年底,河北省火电比重偏大,装机容量占88.4%,发电量占全省发电量的97%.在今后很长一段时间,火力发电仍是河北省的主力电源.河北省可优先启动光热发电与小火电互补示范工作,积极开展研究,将太阳能光热技术与燃煤电厂进行嫁接改造,从而达到节省燃煤量和减少碳排放的目的.并通过建设示范工程,争取国家相关资金和省产业专项资金支持,推进光热发电产业的发展. 4 结 论

太阳能光热发电以其与现有电网匹配性好、光电转化率高、连续稳定发电和调峰发电能力较强、发电设备生产过程绿色、环保等特点得到了越来越多的重视.大力发展太阳能光热,对于改善河北省以煤炭为主的能源消费结构,促进节能减排,改善大气环境,实现生态文明建设的目标等具有重要意义.建议河北省充分利用自身的资源优势,在政策环境、产业环境、技术研发体系等方面加大建设力度,早日实现太阳能光热发电的大规模发展.