自地球上生命誕生以來,就主要以太陽提供的熱輻射能生存,而自古人類也懂得以陽光曬干物件,并作為制作食物的方法,如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下,太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分,并不斷得到發展。太陽能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式,太陽能發電是一種新興的可再生能源。
在黨的百年華誕前夕,屹立在中國西北的儲能型太陽能光熱電站,紛紛以精密的控制技術,在追光逐日的鏡場中,拼出巨幅標語,慶祝中國共產黨成立100周年。時值仲夏,一排排整齊的反射鏡在明艷的驕陽下,呈現出黨徽圖案以及“建黨百年光熱獻禮”等字樣,顯得蔚為壯觀。在獻禮百年的同時,這些光熱電站正在以清潔、穩定的電力,支持著我國能源轉型的進程。
日前,本報記者實地考察了位于內蒙古烏拉特中旗及青海德令哈市的兩座商業化運營的太陽能熱發電站,探尋太陽能“熱”的真正奧秘。

大有可為
支撐電力系統安全穩定運行
當前,我國正加速構建“以新能源為主體的新型電力系統”,作為一種清潔電力以及有效解決新能源發電波動性問題的成熟路徑,太陽能熱發電(光熱發電)將扮演重要角色。
在內蒙古自治區巴彥淖爾市東北部,目前國內最大的槽式光熱電站——中核龍騰內蒙古烏拉特100mw槽式光熱示范電站(簡稱“烏拉特項目”)就建設于此。
烏拉特項目年發電量達到約3.92億千瓦時,每年可節省標煤12萬噸、減排二氧化碳30萬噸。常州龍騰光熱科技股份有限公司總經理俞科接受記者采訪時介紹,“由于蒙西電網具有結構性缺電的特點,每天下午6點到晚上10點左右會出現晚高峰結構性缺電,而烏拉特項目的投運為緩解地區結構性缺電發揮了很大作用。”
構建以新能源為主體的新型電力系統,是我國實現碳達峰、碳中和的重要抓手,但同時也面臨諸多挑戰。電力規劃設計總院高級顧問孫銳指出,光伏發電和風力發電受到氣象條件制約,發電功率具有間歇性、波動性和隨機性,對電力系統的安全性和供電可靠性造成了重大挑戰。他認為,要構建新型的電力系統,對儲能容量的需求是巨大的,同時還需要更多的具有交流同步發電機特性的靈活調節電源。
由于太陽能熱發電與生俱來的“優勢”,其對電網的“友好性”正逐漸得到認可。國網能源研究院副院長蔣莉萍日前指出,對于電力系統而言,太陽能熱發電是一個非常好的技術,具有常規電源的可調度性,同時又是清潔能源,是構建以新能源為主的新型電力系統的一個重要支撐性技術,西部地區一定要珍惜當地太陽能熱發電的資源。
對此,國家電網有限公司西北分部規劃部副主任孫驍強指出,隨著我國雙碳戰略目標的實施,新能源開發規模和開發節奏將進一步加快,現代電力系統正逐步向高比例可再生能源和高比例電力電子設備趨勢發展。在此背景下,新能源發電機組與傳統同步發電機有重大區別,其出力的波動性及機組對電網的弱支撐性,對電網確保電力電量供應及電力系統的安全都帶來了挑戰。
以新能源為主體的新型電力系統,其自身發展與重構需要圍繞兩大方面來解決一些關鍵問題,一方面是以高比例可再生能源確保電力電量供應,需要重點解決可靠替代火電、調峰能力提升、可再生電源發電量占比提高的問題;另一方面是電力系統安全,需要重點保障頻率安全、電壓安全、功角穩定。孫驍強表示,“光熱電站固有的特點,使其同時具備解決這兩大方面問題的能力,在支撐新型電力系統安全穩定運行及確保供電方面大有可為。”

多重效益
推動西部經濟社會綜合發展
從青海省海西蒙古族藏族自治州德令哈市驅車向西,遼闊的戈壁灘上,一座200米高的吸熱塔十分顯眼,與四周環繞的27,135臺采光面積共計542,700平方米的光熱定日鏡一起,構成一幅壯麗的太陽能熱發電“景觀圖”。這里是國家首批太陽能熱發電示范項目之一的青海中控德令哈50mw塔式熔鹽儲能光熱電站,自2018年12月30日成功并網發電以來,電站運行表現優異,為當地經濟社會發展和低碳轉型作出了積極貢獻。
記者了解到,近年來,青海省堅持以新能源規模化開發為重點,以100%清潔能源使用為目標,打造清潔能源建設、使用和輸出全鏈條示范省。當前,該省在清潔能源發展方面已經走在全國前列,但進一步發展也面臨著缺乏靈活可調的支撐電源、本地消納負荷不足等挑戰。而通過青海中控德令哈50mw光熱電站的建設,驗證了在當地建設大規模熔鹽儲能光熱電站的可行性,未來可以將光熱發電作為當地的支撐電源與調節電源,配套建設光伏、風電,既可利用現有特高壓通道外送,提高現有通道的利用率,也可為新建外送通道提供電力支持與穩定運行支撐。
從首批示范項目來看,太陽能熱發電不僅有助于清潔能源對傳統能源的替代,還可促進當地經濟社會綜合發展以及生態環境的改善。據金建祥介紹,青海中控德令哈50mw光熱電站不僅促進了當地清潔能源的大規模、可持續開發,同時在促進當地經濟高質量發展與產業升級、助力西部大開發等方面也發揮著重要的作用。
在金建祥看來,具備建設光熱發電項目資源條件的地區均在我國西部,光熱發電項目的投資強度高,建設光熱發電項目可以通過大量投資帶動當地經濟的高質量發展,促進西部大開發戰略的實施。同時,光熱電站的建設、運營不僅為當地提供大量的工作機會,提升當地就業水平,助力鄉村振興,還有利于改良、修復當地的生態環境。他表示,“在項目建設期,沙丘就會被平整成平地,減少風沙;同時由于鏡場能阻擋風沙,可大大減緩地表風速,從而減少地表風沙的流動、保護土壤免受侵蝕,一定程度上起到了防風固沙的作用;因為陽光被定日鏡反射,致使鏡場內蒸發量明顯減少,再加上定日鏡用少量水清洗后,水滲流入土壤,增加了土壤濕度,為植物生長提供了必要的水分,有利于植被恢復。”
存亡之際 行業持續發展亟須政策紓困
通過首批示范項目的建設投產,我國太陽能熱發電相關技術與產業均得到快速發展。但在業內看來,我國太陽能熱發電產業目前仍處于初期發展階段,發電裝機規模仍然較小,作為一種零碳排放的可再生能源,整個行業仍存在諸多瓶頸
面對太陽能熱發電發展瓶頸,在“十四五”規劃中,明確光熱發電的戰略定位,并規劃一定裝機容量,通過規劃引導行業加大研發投入,適當擴大行業規模,推動光熱發電成本的逐步下降,并在一定期限內繼續給予光熱發電一定的補貼,給起步階段的光熱發電走向平價上網一個合理的緩沖期。