我国太阳能热发电技术和政策瓶颈分析

中国太阳能热发电产业政策研究报告专题报告二我国太阳能热发电的技术和政策瓶颈分析总主笔人：王志峰博士，中国科学院电工研究所总秘书：Mr.SheldonXie，WilliamJ.ClintonFoundation国家太阳能光热产业技术创新战略联盟2013-5-15本报告受国家能源局委托编制及指导主笔人：胡润青，孙培军国家可再生能源中心参加单位：焉长会,张贵银大唐新能源邱和梅中广核太阳能公司王志峰中国科学院电工研究所赵亮中国电力科学研究院新能源研究所邵继新甘肃省建材设计研究院黄湘,王佩明华电工程集团有限公司高霞国电龙源电力技术工程有限责任公司目录1、技术障碍分析.......................................................................................11.1太阳能热发电产业链分析.......................................................................11.2太阳能热发电技术障碍分析...................................................................81.3热发电的技术经济性分析.....................................................................102、现有的政策环境..................................................................................112.1可再生能源发电激励政策...................................................................................112.2太阳能热发电政策..............................................................................................223、国际贸易政策....................................................................................293.1WTO关于贸易救济的规定....................................................................293.2现有的可再生能源贸易争端.................................................................303.3国际新能源产业贸易争端产生的根源....................................................323.4对太阳能热发电产业发展的启示.......................................................................354、太阳能热发电政策障碍分析和建议.......................................................364.1政策瓶颈分析.....................................................................................364.2发电项目开发.......................................................................................................414.3产业和市场规划..................................................................................434.4技术研发和示范..................................................................................434.5公共服务体系.....................................................................................445、中国与国外建站条件差异....................................................................455.1资源与环境差异..................................................................................455.2用电负荷中心及电网条件差异.............................................................466、案例介绍...........................................................................................476.1内蒙古鄂尔多斯50MW太阳能热发电站................................................476.2西班牙槽式太阳能热发电站Solnova1....................................................496.3西班牙PS20塔式太阳能热发电站.....................................................................501太阳能热发电是利用聚集起来的太阳辐射能加热工质，经过换热产生过热蒸汽，驱动汽轮机带动发电机发电。主要的技术类型分为槽式、塔式、碟式和菲涅尔式。槽式太阳能热发电系统目前发展比较成熟，塔式热发电系统虽开发较早，但成熟度尚不如槽式热发电系统，而碟式和菲涅耳式热发电系统则只有少量的示范工程。太阳能热发电近几年在世界范围内出现了较快的发展，尤其是美国和西班牙建造了当今世界近75%的太阳能热发电站，而我国还没有商业化的太阳能热发电站建成，但是太阳能热发电相关的产业培育及示范工程的准备和筹建正在进行当中。太阳能热发电对太阳能直射资源要求较高，同时对水资源及地形、地貌也有严格的要求，且太阳能热发电站占地都比较大，而我国同时满足太阳能资源、水资源、土地资源的地方多分布在西北地区，但是西北地区的多风、低温的气候条件与目前太阳能热发电站发展较好的西班牙和美国有较大的区别。因此太阳能热发电在我国规模化发展将面临选址的挑战。1、技术障碍分析1.1太阳能热发电产业链分析太阳能热发电在我国虽然已经开始了相关部件的生产及示范电站的建设工作，但是进展缓慢，从太阳能热发电的全产业链分析，我国在产业链的关键环节及产品的产业化方面还存在瓶颈。太阳能热发电的产业链可以分为材料—热发电产品—系统集成—产业服务—生产设备等几个环节，具体详见图1：2图1:太阳能热发电产业链构成图3总体来看，电站集成是一个国家掌握太阳能热发电技术的重要标志。我们用不同技术种类太阳能热发电站所处的商业化过程中的阶段，比较我国与国外最先进国家的差别，详见表1表1:中国与先进国家热发电技术商业化阶段的比较试验中试示范商业化规模化槽式中国先进国家塔式中国先进国家碟式中国先进国家菲涅尔式中国先进国家1）材料环节从产业链分析，在原材料环节，除一些高温导热油我国还缺乏技术和相应产品外，大部分原材料在我国不存在障碍，反之有些原材料如钢铁、铝、塑料在我国是比较丰富的，有的原材料如铝型材支架、铜、溶盐等已经出口到国外的太阳能热电站中。因此从原材料角度，我国比较适宜发展太阳能热发电产业。而在具体的技术方面，总体上我国与先进国家在材料方面技术差别约5年。膜层材料：耐选择性吸热涂层2010年我国目前已可批量生产。在年代上与国外没有差距。玻璃反射涂层方面，我国已经可以在玻璃基材上制备银膜，反射比可达94%，在年代上与国外没有差距。但其耐候性还有待验证，与国外已经有25年用户经验的玻璃生产商相比还需要增加时间考验，尤其是针对我国地理和气候条件的考验。特种玻璃：反射镜和真空管用超白和特硬玻璃管方面我国已有自主知识产权的技术，可以批量提供产品。在年代上与国外没有差距。吸热介质：我国已经出口熔融盐材料给欧洲电站，在熔融盐制备技术，介质物性表征技术等方面已居于世界前列。液体介质中的美国VP-1导热油已经在41983年应用于SEGS电站。我国目前还不能生产该种工作温度的导热油，落后约30年。在新型吸热介质，例如陶瓷固体颗粒、液态金属等我国与国外基本相同。储热材料：油品储热在我国已经有实例在应用，但该方向不是技术主流，国外应用不多。熔融盐储热是太阳能热发电的重要和有前景的技术方向，我国已经出口熔融盐材料给欧洲电站使用。我国在熔融盐制备技术，介质物性表征技术等方面已居于世界前列。混凝土和蒸汽储热方面我国已有实验和科研文章发表，基本与国外先进水平持平。在饱和蒸汽储热方面我国也有实验装置，2007年西班牙PS10实施了饱和蒸汽储热商业化运行。该部分技术难度不大。我国与国外差距约２到３年。需要指出的是，在储热材料方面，全球还没有发现好的方法。在发电工质方面，全球普遍采用水做工质作为汽轮机做功工质。热空气作为燃气透平工质。我国在该方面与国际同步。2）产品环节在热发电的产品环节，我国的研发水平和生产能力近几年有所增加。从2009年以来，在科技部、自然科学基金委、地方政府和企业自主投入下，多个单位开展了槽式真空集热管关键技术研究，定日镜关键技术研发和制造，蓄热和传热技术研究与制造等。总体上，在具体技术方面我国与先进国家差别约5年。定日镜整机：我国的研究起步于上世纪90年代末，目前已经可以批量生产整机。其中100-120平方米大型定日镜在延庆电站已经经过5年以上的野外恶劣环境考验。在聚光精度，聚光器重量、聚光器控制等方面与国外的技术差距不大。槽式聚光器：我国研究槽式聚光器始于“九五”科技计划，目前已有在野外连续运行2年以上的系统多套。在聚光器设计方面与国际商业化机型水平差距不大，但在集成安装工艺、精度及寿命检测等方面与国外商业化产品达到的工艺还有差距，估计在5年以上。我国在抛物面槽式反射镜方面已有数种规格的产品。在塔式定日镜反射镜方面也有数种产品。目前商业化槽式电站所采用的基本都是4mm超白浮法镀银玻璃镜。反射镜的加工一般为4mm厚。槽式用曲面反射镜的国内生产商达5家以上，与国外同类产品的技术参数已经接轨。5传动箱：其形式有齿轮传动、液压传动或两者结合的方式。槽式传动器一般为液压驱动。在槽式液压产品方面我国目前还没有成熟产品。而西班牙在1999年已使用液压来驱动槽式聚光器，我们在这方面目前落后12年以上。定日镜一般采用齿轮传动，由于目前我国投入运行的塔式发电数量不多，因此适用于塔式定日镜的传动装置在我国还未能产业化生产。国外商业化的塔式电站（西班牙PS10、PS20电站及GemaSolar电站）的定日镜传动装置均由西班牙SENER公司提供。该产品的齿轮间隙水平角0.521mrad，俯仰角0.475mrad。我国产品在该项指标方面也可达到以上指标。电动推缸减速机在我国应用的较多，延庆电站的减速机全部采用该种形式。在减速机的驱动电机等方面我国在伺服电机抗低温方面还有待大力加强，以适应今后我国西北部市场的使用。在定日镜控制方面中国已有相当多的一手经验，目前也具有很好的、经过试验验证可靠的产品以及定日镜及定日镜场设计经验。在槽式控制方面，已经有了专用的控制器产品。包括就地控制器和上位计算机，以及合理的基于BCS的控制逻辑