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专家观点 | 太阳能热发电技术现状和前沿动向

作者: Admin    来源: 中科泛再   发布时间:2023-08-23 04:35


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我国太阳能资源总量大、分布广


国可开发太阳能资源量较为丰富(图1)。据发改委2007年《可再生能源中长期发展规划》,我国太阳能资源可开发量巨大,相当于17000亿吨标准煤,是2021年我国年消耗标准煤量(约52.4亿吨*)的300余倍。此外,我国可开发太阳能资源分布面积广,将近97%国土面积处于太阳能资源较丰富以上的区域(表1)。

* 国家统计局,《2021年国民经济和社会发展统计公报》,http://www.gov.cn/shuju/2022-02/28/content_5676015.htm

图1. 太阳能资源分布图 

(中国工程院《中国可再生能源发展战略研究》, 2008)

表1. 中国太阳能辐射分布情况(摘自演讲者报告)


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太阳能热发电技术优势及发展趋势


太阳能热发电是通过收集太阳能,将其转化为热能再发电的技术,技术优势在于独特的蓄热系统。太阳能热发电的蓄热系统可将镜场收集到的多余热量储存,需要时再释放并加以利用,搭配智慧能源系统可实现能源时空转移,根据电力系统供需平衡进行实时调节(图2)。

图2. 太阳能热发电概念图

经近二十年发展迭代,太阳能热发电所呈现的年均效率与吸热器温度均有提升。目前已发展到第四代,采用陶瓷颗粒、高温融盐、合晶、液体金属等固体作为吸热介质的太阳能热发电技术。

“双碳”目标推动下,自2021年,国家及地方各部门相继出台支持政策,太阳能热发电技术在我国迎来大发展。另外,受地缘政治波动影响,该技术发展也为国际电力市场摆脱天然气依赖提供了一条新的路径。综合来看,未来该技术有着较好的发展前景:


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太阳能热发电技术发展加速


美国能源部2021年部署5800万美元投入太阳能热发电项目。欧洲通过地平线计划也部署了一批项目。经测算,欧美投入该领域研发经费超1.5亿美元。我国也一直保持较强优势,近年来我国积累了一批来自物理、材料、工程热物理、机械设计,光学等多个方面的高水平专家学者;我国拥有的聚光能流调节和聚光系统设计、风力结构技术、超表面聚光材料、容积式吸热器等多项技术均处于国际领先地位;且目前已形成较全面的国家战略规划。

未来,在技术迭代及理论更新的推动下,太阳能热发电电价有望进一步降低。据国际能源署等机构预测,至2030年,太阳能热发电电价有望降至0.35元/kWh到0.5元/kWh这一区间;据我国国家太阳能光热产业技术创新战略联盟预测,太阳能热发电电价2030年可降至0.35元/kWh,2035年可降至0.25元/kWh。

总体来看,我国太阳能热发电资源量大、分布面广,兼具稳定的性质,可与风光发电进行紧密互补,是最具潜力的能源形式,是我国重要的战略性资源之一。未来需加速发展更高效的吸热介质,降低太阳能热发电关键技术的投资成本,实现太阳能热发电的大规模普及。


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