【正文】 能的輸送將采用高壓直流輸電技術(shù)，可以使電能在傳輸過(guò)程中的損耗降低至 10%以下。整個(gè)送電工程會(huì)橫跨地中海，而主要的線路穿越直布羅陀海峽，由摩洛哥至西班牙、經(jīng)由巴利阿里群島，由阿爾及利亞至法國(guó)、突尼斯至意大利、利比亞至希臘、經(jīng)由塞浦路斯，由埃及至土耳其。此外，Desertec 計(jì)劃還包括建設(shè)一個(gè)覆蓋范圍更廣 的歐洲超級(jí)電網(wǎng)，涵蓋北海風(fēng)力渦輪發(fā)電、斯堪的那維亞半島水力發(fā)電、冰島地?zé)岚l(fā)電、東歐地區(qū)生物能發(fā)電以及太陽(yáng)能發(fā)電。這樣就能為歐洲提高足夠的清潔能源。 項(xiàng)目的牽頭者是慕尼黑再保險(xiǎn)公司，但幕后發(fā)起人和支持者則是羅馬俱樂(lè)部和德國(guó)政府。 資金提供方： Munich Re 慕尼黑再保險(xiǎn) Deutsche Bank 德意志銀行 HSH Nordbank 德國(guó)漢堡石荷州北方銀行 市場(chǎng)與資金技術(shù)提供方： 集團(tuán)，德國(guó)能源巨頭 RWE，德國(guó)電力及公用事業(yè)公司 25SIEMENS，西門(mén)子公司 核心技術(shù)提供方： ABB 阿西布朗勃法瑞集團(tuán)：電網(wǎng)高壓直流輸送技術(shù) MAN Solar Millennium：德國(guó)太陽(yáng)能公司 Solar Millennium（太陽(yáng)千年）與德國(guó)營(yíng)造與工程公司 MAN Ferrostaal 的合資企業(yè)。Solar Millennium 公司在拋物線槽式太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先。 西班牙 ABENGOA Solar 公司：公司有多年建設(shè)和運(yùn)營(yíng)槽式 CSP 電站的的經(jīng)驗(yàn)。 SCHOTT Solar：德國(guó)肖特太陽(yáng)能，玻璃復(fù)合吸熱管核心技術(shù)。M+W Zander：美施威爾有限公司：光伏和太陽(yáng)能設(shè)施工程公司。 地域參與方： 阿爾及利亞 cevital 工業(yè)集團(tuán) 這十二家企業(yè)中九家來(lái)自德國(guó)，而且核心技術(shù)除了 ABB 集團(tuán)的高壓直流輸電技術(shù) ，其他大部分都掌握在德國(guó)企業(yè)手里。項(xiàng)目的建 成將保障歐洲/中東北非國(guó)家的能源安全。并且項(xiàng)目大規(guī)模的私有投資，將會(huì)給中東北非地區(qū)的增長(zhǎng)和發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇。其次，通過(guò)利用太陽(yáng)能熱發(fā)電站的余熱，結(jié)合海水淡化廠，保證中東北非國(guó)家未來(lái)的供水問(wèn)題。同時(shí)，減少二氧化碳排放，從而為歐盟和德國(guó)聯(lián)邦政府實(shí)現(xiàn)氣候變化目標(biāo)做出重要貢獻(xiàn)。這個(gè)大工程在經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)方面效益都很可觀，但也可預(yù)想到項(xiàng)目實(shí)施時(shí)，所需克服的來(lái)自政治組織、經(jīng)濟(jì)投資乃至技術(shù)上的種種難題。 26 第五章 太陽(yáng)能 集熱發(fā)電的驅(qū)動(dòng)因素以及障礙風(fēng)險(xiǎn)分析 太陽(yáng)熱 發(fā)電的驅(qū)動(dòng)因素 在這篇報(bào)告里，我們不想占用篇幅去重復(fù)描述由于中國(guó)“富煤、缺油、少氣”的以煤為主的能源 結(jié)構(gòu)、以及傳統(tǒng)燃煤發(fā)電方式所造成的二氧化碳和污染物的排放，乃至經(jīng)濟(jì)騰飛所造成的日益巨大的能源供需之間的缺口、尋找新的清潔替代能源、保障能源供應(yīng)，保障可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切性和必要性等等。太陽(yáng)能集熱發(fā)電的發(fā)展，無(wú)疑與以上因素均密不可分。在這樣的社會(huì)和時(shí)代背景下，這些問(wèn)題的重要性早已經(jīng)凸顯到毋庸置疑，廣泛的社會(huì)關(guān)注更使得相關(guān)方面的數(shù)據(jù)與論述唾手可得。與此同時(shí)，前幾年化石燃料價(jià)格的一路飛漲，也進(jìn)一步推動(dòng)了太陽(yáng)能集熱發(fā)電的發(fā)展。此外，太陽(yáng)能集熱發(fā)電近期騰飛的另外一個(gè)關(guān)鍵，則是由于太陽(yáng)能熱發(fā)電自身的技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，為未來(lái) CSP 的發(fā)電成本大幅下降的帶來(lái)可能，從而為克服太陽(yáng)能集熱發(fā)電的重要壁壘提供了重要的技術(shù)保障。 風(fēng)險(xiǎn)因 素和障礙分析 高額初 始投資 太陽(yáng)能熱發(fā)電站高額的初始投資，導(dǎo)致其電價(jià)與傳統(tǒng)發(fā)電電價(jià)相比缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，這是 CSP 在歷史發(fā)展中曾經(jīng)一度徘徊不前的主要原因，也是未來(lái)能否真正得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。和傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的燃燒化石燃料而獲取電能方式不同的是，太陽(yáng)能集熱發(fā)電首先要建立大面積的鏡場(chǎng)，用以收集太陽(yáng)能。這部分“多出來(lái)”的鏡子、鏡子支架，乃至集熱管，導(dǎo)熱油以及控制系統(tǒng)，在太陽(yáng)能集熱發(fā)電的固定資 產(chǎn)投資中 所占比例大 于發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)電部分 ——同時(shí)增 加的還有 工程設(shè)計(jì) 與施工的難度，給融資帶來(lái)的困難和后期財(cái)務(wù)運(yùn)行的費(fèi)用。 西班牙 Andasol1 電站（槽式系統(tǒng) 50MW， 小時(shí)儲(chǔ)能能力），電站總共花費(fèi)了三億一千萬(wàn)歐元進(jìn)行興建，年發(fā)電量約為 180GWh，由此可得出每千瓦小時(shí)的 投 資 成 本 為 €， 開(kāi) 發(fā) 商 公 布 的 核 算 的 平 準(zhǔn) 化 后 的 電 價(jià) （ LEC）為€，與西班牙政府給予的€。而在總投資中，與鏡場(chǎng)有關(guān)的成本就占了總體費(fèi)用的 37%，如果加上熱儲(chǔ)存部分，即與太陽(yáng)能收集和儲(chǔ)存有關(guān)的成本達(dá)到了總體費(fèi)用的 48% 。而傳統(tǒng)的蒸汽輪 機(jī)發(fā)電部分2721（包含控制、冷卻塔，管路系統(tǒng)等），不過(guò)只占到了 16%。因此，高額初始固定投資始終是發(fā)展太陽(yáng)能集熱發(fā)電的主要障礙 。 基建和采購(gòu),11%工程, 13%鏡場(chǎng), 37%管理及財(cái)務(wù),10%土地, 2%發(fā)電系統(tǒng), 16%熱儲(chǔ)存系統(tǒng),11% 圖 19 西班牙 Andasol1（50M）電站的投資組成 太陽(yáng)能 發(fā)電的間歇性 由于太陽(yáng)能電站依靠太陽(yáng)的能量發(fā)電，所以其運(yùn)行嚴(yán)重地依賴(lài)于一天當(dāng)中的時(shí)段與天氣情況。尤其是太陽(yáng)能集熱發(fā)電，不像光伏發(fā)電可以利用太陽(yáng)漫射發(fā)電，而只能利用太陽(yáng)能的法直輻射，因此在陰天、雨天和夜間均不能發(fā)電，從而使太陽(yáng)能熱電站的經(jīng)濟(jì)性在高投資的基礎(chǔ)上，更為大打折扣。同樣規(guī)模的火電廠根據(jù)電力需求情況，年可利用小時(shí)可為 40005500 小時(shí)以上，而太陽(yáng)能電站，在沒(méi)有儲(chǔ)能系統(tǒng)的情況下，最好的情況也只能做到充分利用當(dāng)?shù)厮械哪耆照招r(shí)，即20003000 小時(shí)。且由于太陽(yáng)能發(fā)電的余弦效應(yīng)較強(qiáng)，如折合到等效發(fā)電小時(shí)的話有效運(yùn)行的時(shí)間則會(huì)更少。 太陽(yáng)能發(fā)電的不穩(wěn)定性和間歇性，在影響電廠總發(fā)電量，降低其經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，也增加了發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行和維護(hù)的難度。太陽(yáng)能的能流密度低，一天之中日照強(qiáng)度的差別就會(huì)很大，外加天氣情況等很多的不可控因素，給發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)了很多的不穩(wěn)定因素，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)更是每天都必須經(jīng)歷熄火、系統(tǒng)冷卻，然后 重 新啟 動(dòng)的 過(guò) 程。 發(fā)展 太 陽(yáng)能 化 石燃 料混 合 發(fā)電 、 或整 體太 陽(yáng) 能聯(lián) 合循 環(huán)（ISCC），以及經(jīng)濟(jì)有效的熱儲(chǔ)存系統(tǒng)，都會(huì)有效緩解太陽(yáng)能發(fā)電的間歇性問(wèn)題。28 2同時(shí)，也可提高電廠利用率和總發(fā)電量，有利于提高電廠的經(jīng)濟(jì)效率。 土地和 水源要求 在前面的資源和技術(shù)概況的章節(jié)中都已經(jīng)介紹到，槽式對(duì)地面坡度要求比較高，通常不得超過(guò) 1%。此外，由于太陽(yáng)能能流密度低，太陽(yáng)能集熱發(fā)電電站通常 需要占用 大面積的平 坦的土地 來(lái)建設(shè)鏡 場(chǎng)，槽式對(duì) 于土地面 積的要求 可以用30MW/km 來(lái)估計(jì)。與傳統(tǒng)電站相比，越是規(guī)模性的電廠對(duì)土地面積的要求就越會(huì)比較大，花在獲取土地上的成本也就越高。但如果在與傳統(tǒng)電站比較時(shí)，把其所需的燃料的礦藏開(kāi)采面積也計(jì)算在內(nèi)，則太陽(yáng)能集熱電站所占土地面積甚至小于傳統(tǒng)電廠，且只是一次性的投入。更為重要的是，太陽(yáng)能集熱電站無(wú)需占用寶貴的耕地或者良田，而只需日照豐富的沙漠或荒漠之中，這樣的土地成本相對(duì)較低。但其蒸汽發(fā)電中的水冷裝置對(duì)水源卻有一定的要求。雖然氣冷方式可以有效地消除這個(gè)矛盾，但同時(shí)也會(huì)提高電站建設(shè)的成本。 電網(wǎng) 輸送 根據(jù)本報(bào)告第二章，中國(guó)太陽(yáng)能集熱發(fā)電的資源統(tǒng)計(jì)可以看出，最適合建設(shè)太陽(yáng)能集熱發(fā)電電站的地方多數(shù)集中在內(nèi)蒙、青海、甘肅、新疆這些人口稀少的地區(qū)。而這些省份的工業(yè)通常并不發(fā)達(dá)，對(duì)電力的需求不高。因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于中國(guó)太陽(yáng)能資源的分布不均勻、遠(yuǎn)離用電中心的特性，電力輸送所必然帶來(lái)電力成本上的增加，可能會(huì)成為未來(lái)中國(guó) CSP 發(fā)展的主要障礙之一。 太陽(yáng)能熱發(fā)電所產(chǎn)生的電力，也包括光伏發(fā)電，需要建設(shè)地下掩埋的高壓直流 HVDC 電纜電網(wǎng)，才可以滿(mǎn)足遠(yuǎn)程電力輸送的要求，從而把太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)生的電力輸送到工業(yè)發(fā)達(dá)和對(duì)電力需求更高的地區(qū)。我國(guó)未來(lái)還將建設(shè)全國(guó)性的智能電網(wǎng)，解決新能源發(fā)電的間歇性問(wèn)題發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電。 中國(guó)電網(wǎng)基本屬于國(guó)家管理，雖然根據(jù)體制改革，在國(guó)家電網(wǎng)之外，還有南方、華中、華東、西北、東北、華北六大電網(wǎng)公司。但國(guó)家電網(wǎng)公司的經(jīng)營(yíng)區(qū)域仍然覆蓋 26 個(gè)省、自治區(qū)、直轄市，覆蓋國(guó)土面積的 88%以上。不像國(guó)外完全由私人企業(yè)分割控制。因此，在電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃和建設(shè)上具有一定的優(yōu)勢(shì)?？梢詫?duì)包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電集熱發(fā)電在內(nèi)的所有的太陽(yáng)能發(fā)電，以及其他可再生能源29發(fā)電，如風(fēng)力發(fā)電等，進(jìn)行電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃和建設(shè)，從而節(jié)約建設(shè)成本。太陽(yáng)能集熱發(fā)電的品質(zhì)要高于風(fēng)力發(fā)電——雖然也存在間歇性問(wèn)題，但穩(wěn)定性和可預(yù)期性都要高于風(fēng)電，對(duì)電網(wǎng)的沖擊小。 根據(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院所做的中國(guó)長(zhǎng)距離 HVDC 發(fā)展規(guī)劃，到 2010 年中國(guó)的 HVDC 的傳輸能力將達(dá)到 500GW，從 2010 年到 2020 年基本形成全國(guó)的HVDC 的傳輸網(wǎng)絡(luò)，并在 2020 年其設(shè)計(jì)傳輸能力將達(dá)到 750GW。但從圖 20 和圖 21 來(lái)看，仍然缺乏 CSP 電力傳輸所必須的西部到西部，西部到中部以及西部到東南部的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)。 圖 20 到 2010 年中國(guó)規(guī)劃的 HVDC/AC 傳輸網(wǎng)絡(luò) 30 12圖 21 20152020 年中國(guó)規(guī)劃的 HVDC/AC 傳輸網(wǎng)絡(luò) 此外，如果從造價(jià)上考慮的話，根據(jù) Wen Zhang 的計(jì)算 ， 每 2000 公里的HVDC 的電力運(yùn)輸差不多要給每度電的成本增加 2 美分。因此，在未來(lái) CSP 電站實(shí)際選址時(shí)，則要在成本上均衡好這樣的矛盾，是把電站建立在一個(gè)太陽(yáng)能資源相對(duì)豐富，但是需要搭建額外的電力運(yùn)輸網(wǎng)線的地點(diǎn)，還是建立在距離用電中心近，電力運(yùn)輸成本低，但是太陽(yáng)能資源可能沒(méi)有前者那么豐富的地點(diǎn)。 政策 風(fēng)險(xiǎn) 由于太陽(yáng)能集熱發(fā)電和其他可再生能源類(lèi)似，在開(kāi)始的發(fā)展階段，依賴(lài)于國(guó)家政策扶持尤其是經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼。因此，太陽(yáng)能集熱發(fā)電的投資人在投資時(shí)也會(huì)相應(yīng)地承擔(dān)一定的政策風(fēng)險(xiǎn)。一旦政府經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼政策有變，投資人預(yù)期中的資金收益則會(huì)受到影響。因此，國(guó)家在經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼或者扶持政策的制定一定要保持的長(zhǎng)期性穩(wěn)定性和一致性，以保障投資者對(duì)投資可再生能源的信心。 太陽(yáng)能 集熱發(fā)電的價(jià)值鏈 太陽(yáng)能集熱發(fā)電電站的建設(shè)和運(yùn)行流程一般的分為 1）項(xiàng)目策劃和融資階段，2）工程的采購(gòu)和建設(shè)階段，和 3)太陽(yáng)能電站的運(yùn)行階段。國(guó)外太陽(yáng)能集熱電站31的生命周期一般為 2530 年，加州沙漠中的 SEGS 最早的太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了 25 年，現(xiàn)還在繼續(xù)正常工作中。而中國(guó)按照慣例，電站均以 20 年來(lái)進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際周期應(yīng)該高過(guò)這個(gè)年限。 在這個(gè)價(jià)值鏈中，參與推動(dòng)太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的公司主要有技術(shù)提供商、純發(fā)展商和電力公司。 圖 22 太陽(yáng)能集熱發(fā)電的價(jià)值鏈 按照國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)提供商有兩種，一種是大型集團(tuán)的子公司，母公司資金實(shí)力雄厚，能夠給予資金、配套業(yè)務(wù)等多方面支持；另一種則是有相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)家創(chuàng)辦的企業(yè)，推廣太陽(yáng)能電站的資金多靠外部融資。由于太陽(yáng)能熱電站的工程施工也比較復(fù)雜，電站技術(shù)提供商多采用與知名工程公司組建合資公司的形式來(lái)補(bǔ)充工程能力?，F(xiàn)階段來(lái)看，技術(shù)提供商的業(yè)務(wù)通常遍布整條產(chǎn)業(yè)鏈，具有高度垂直整合的特征，專(zhuān)業(yè)化分工不明顯。 電力公司則是從市場(chǎng)需求角度拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，技術(shù)提供商從推廣技術(shù)和設(shè)備的角度發(fā)起建立太陽(yáng)能熱電站。而電廠選址、融資的方案設(shè)計(jì)是純發(fā)展商進(jìn)入該產(chǎn)業(yè)的突破口。 目前，中國(guó)有資金實(shí)力的大型企業(yè)（例如五大發(fā)電集團(tuán)）更為關(guān)注的是如何快速建立太陽(yáng)能電站，而不是投資技術(shù)公司?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)制尚不成熟，融資渠道的匱乏也影響了技術(shù)公司的快速發(fā)展。 32 第六章 CSP 的成本與電價(jià)分析 2223242523高額成本造成的高電價(jià)始終是太陽(yáng)能集熱發(fā)電發(fā)展的主要障礙。從現(xiàn)在世界上已有的太陽(yáng)能集熱電站來(lái)看的電價(jià)來(lái)看，都要高出傳統(tǒng)的化石能源發(fā)電。根據(jù)IEA 發(fā) 表的 一份 可 再生 能源 報(bào) 告表 明 ， 在現(xiàn) 有 技術(shù) 條 件下 ，CSP 的 成本 在$/kWh 和 $/kWh 之間，而與一般 CSP 發(fā)電規(guī)模大致相當(dāng)，中等大小的傳統(tǒng)的化石能源的發(fā)電成本只有 $/kWh 到 $/kWh。雖然目前 CSP 與傳統(tǒng)化石能源相比，在價(jià)格上還不具有的競(jìng)爭(zhēng)力，但是根據(jù)報(bào)告預(yù)測(cè)，太陽(yáng)能熱發(fā)電很有可能在未來(lái)的十到十五年內(nèi)，有能力把成本降低到 $/k Wh 到 $/kWh之間，屆時(shí)，由于傳統(tǒng)能源發(fā)電面臨著要繳納環(huán)境凈化以及排碳費(fèi)用，成本會(huì)有所上升。因此意味著在十到十五年之后，CSP 在成本與電價(jià)上都會(huì)具備了與傳統(tǒng)發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)的能力。無(wú)獨(dú)有偶，根據(jù)另外一份由 Electric Power Research Institute 準(zhǔn)備的報(bào)告，也同樣預(yù)測(cè)了在世界太陽(yáng)能熱發(fā)電的總?cè)萘窟_(dá)到 4GW 的之后，2015年時(shí)所建立的 CSP 新電站的成本可望下降到 $/kWh（2015 年時(shí)的幣值），或者相當(dāng)于 2005 年幣值的 $/kWh。由于中國(guó)目前還沒(méi)有已運(yùn)行的商業(yè)化電站成本和價(jià)格分析，因此，我們將借助 Wen Zhang 所做的一份基于國(guó)外的太陽(yáng)能熱發(fā)電的成本分析 ，來(lái)了解與解讀太陽(yáng)能熱發(fā)電的成本的基本概況，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)未來(lái)成本降低做出預(yù)測(cè)和分析。 工作方 法概述 在 Wen Zh ang 的成本分析，使用了一種由 IEA 公 布的簡(jiǎn)化的基準(zhǔn)化電價(jià)（Levelized Energy Cost）LEC 的計(jì)算方法 ，即在考慮了電站的整個(gè)的生命周期之中所有的支出之后，能夠保證一個(gè)發(fā)電項(xiàng)目保證收支平衡的最低電價(jià)，所謂支出包括初始投資，運(yùn)行和維修費(fèi)用，燃料等等。此成本分析主