【無(wú)所不能 文丨蕓豆】先來(lái)看一組熱乎乎的棄電數(shù)據(jù)。

總體來(lái)看，2017年全國(guó)“棄水、棄風(fēng)、棄光”電量超過(guò)1000億千瓦時(shí)，而2017年全球單座電站發(fā)電量最高的電站三峽電站年度發(fā)電為976.05億千瓦時(shí)。也就是說(shuō)，我們棄掉的電力，相當(dāng)于三峽電站努力發(fā)了一年的電量。

棄電的數(shù)據(jù)是驚人的。難道使用新能源發(fā)電就一定會(huì)產(chǎn)生棄電嗎？是否有一種新能源又清潔，又可以有效地減少棄電的矛盾呢？

新能源發(fā)電正在快速發(fā)展當(dāng)中。

首先，發(fā)電量的數(shù)據(jù)在不斷增長(zhǎng)。國(guó)家能源局的數(shù)據(jù)表明，2017年，可再生能源發(fā)電量1.7萬(wàn)億千瓦時(shí)，發(fā)電量占全部發(fā)電量的26.4%。

其中，水電11945億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)1.7%；風(fēng)電3057億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)26.3%；光伏發(fā)電1182億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)78.6%；生物質(zhì)發(fā)電794億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)22.7%。

其次，可再生能源的裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。2017年底達(dá)到6.5億千瓦，同比增長(zhǎng)14%，其中增長(zhǎng)最快的還是光伏發(fā)電，同比增長(zhǎng)68.7%，裝機(jī)達(dá)到1.3億千瓦。2017年可再生能源發(fā)電裝機(jī)約占全部電力裝機(jī)的36.6%，同比上升2.1個(gè)百分點(diǎn)，可再生能源的清潔能源替代作用日益突顯。

然而棄電的問(wèn)題仍然存在。相比2016年，2017年的棄電數(shù)據(jù)減少了約90億千瓦時(shí)。

棄電有多種原因，或因?yàn)?span>總體的用電需求低于發(fā)電量，或是因?yàn)?span>風(fēng)光水電都有間歇性，電量和電力不夠穩(wěn)定對(duì)電網(wǎng)造成挑戰(zhàn)，更重要的是因?yàn)?span>輸電的通道受限。在本地?zé)o法消納的風(fēng)光水電，只能選擇外送，然而電網(wǎng)的建設(shè)并沒(méi)有電站建設(shè)積極性高，大量的時(shí)間、人力和物理成本讓外送不那么簡(jiǎn)單，棄電成了唯一出路。

所以，是否能在發(fā)展新能源的同時(shí)又減少棄電的風(fēng)險(xiǎn)呢？或許，光熱發(fā)電是一個(gè)選擇。

上圖是Gemasolar發(fā)電站，位于西班牙塞維利亞，是世界首個(gè)擁有中央塔式接收器且具有儲(chǔ)熱能力的商用規(guī)模聚光太陽(yáng)能發(fā)電站。Gemasolar電站裝機(jī)20MW，電站年發(fā)電量近110GWh，能滿(mǎn)足2.5萬(wàn)戶(hù)居民的用電需求，年減排二氧化碳可達(dá)3萬(wàn)噸。

值得注意的是，光熱發(fā)電站利用太陽(yáng)能非常清潔，而且可以在缺少光照的陰雨天氣以及沒(méi)有光照的夜間持續(xù)發(fā)電15個(gè)小時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)全天候24小時(shí)不間斷供應(yīng)可靠能源。2013年的夏天，Gemasolar電站創(chuàng)造了連續(xù)36天無(wú)間斷24小時(shí)持續(xù)運(yùn)行的記錄。

光熱發(fā)電站的無(wú)間斷發(fā)電特性，相比光伏、風(fēng)力發(fā)電來(lái)講更為穩(wěn)定。這么一看，光熱發(fā)電能否是緩解棄電的良藥呢？

光熱發(fā)電的原理很簡(jiǎn)單，就是把光聚集起來(lái)產(chǎn)生熱量發(fā)電。從下圖可以看到，太陽(yáng)光通過(guò)反射鏡匯聚到太陽(yáng)能收集的裝置，然后用太陽(yáng)能加熱收集裝置內(nèi)的傳熱介質(zhì)（熔鹽或?qū)嵊停?，通過(guò)換熱裝置形成高溫高壓的水蒸汽，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。

上文提到的Gemasolar發(fā)電站屬于塔式光熱發(fā)電站，除此之外，光熱發(fā)電站還有槽式、碟式等主要形式。但目前蝶式的仍未走出實(shí)驗(yàn)室，可以商業(yè)應(yīng)用的只有槽式和塔式。兩者除了吸收太陽(yáng)能的裝置不一樣之外，其余的原理都基本相同。

無(wú)論是哪種光熱電站，每一片反射鏡都需要按照太陽(yáng)光的角度安裝，將陽(yáng)光反射聚集在圓心處的導(dǎo)熱管上才能夠收集到太陽(yáng)能，安裝精度要求很高。

以塔式熔鹽電站Gemasolar為例，2650面反射鏡占地185公頃，以不同的角度反射太陽(yáng)光到中央塔的集熱區(qū)，系統(tǒng)塔頂中央接收器的溫度可達(dá)900多攝氏度。塔式接收器采用熔鹽作為傳熱介質(zhì)，溫度也可達(dá)500多攝氏度，向燃?xì)廨啓C(jī)傳輸溫度越高、高壓蒸汽的數(shù)量越多，發(fā)電站的功效也就越大。

光熱發(fā)電和光伏發(fā)電是兩種完全不同的技術(shù)。光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。而光熱發(fā)電原理和傳統(tǒng)發(fā)電類(lèi)似，加熱產(chǎn)生氣態(tài)推動(dòng)汽輪機(jī),發(fā)電機(jī)發(fā)交流電。

兩者相比較來(lái)說(shuō)，光熱發(fā)電核心優(yōu)勢(shì)非常明顯。

經(jīng)濟(jì)可靠的儲(chǔ)能功能是光熱發(fā)電技術(shù)最重要的價(jià)值。光熱發(fā)電站可以將白天的陽(yáng)光能源轉(zhuǎn)換為熱能儲(chǔ)存起來(lái)，在夜間繼續(xù)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的發(fā)電過(guò)程（還可通過(guò)天然氣補(bǔ)燃來(lái)平滑電力輸出），完全不受短時(shí)間天氣影響，實(shí)現(xiàn)一天24小時(shí)的平穩(wěn)發(fā)電。

此外，光熱電站的電網(wǎng)調(diào)度特性與傳統(tǒng)火電廠基本相同，無(wú)擾動(dòng)沖擊和容量限制，電網(wǎng)接入簡(jiǎn)單可靠，可以按照調(diào)度指令增減出力，進(jìn)行峰谷調(diào)節(jié)。

反觀光伏、風(fēng)力發(fā)電，兩者是需要看天吃飯的，具有間歇性、不穩(wěn)定性和不可控性，無(wú)法精確預(yù)測(cè)且發(fā)電曲線(xiàn)不穩(wěn)定，大規(guī)模的應(yīng)用還造成了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，棄電也由此而生。

由于風(fēng)電、光伏波動(dòng)的特性，如要應(yīng)用，則需要將電儲(chǔ)存在電池中，需要的時(shí)候再釋放。而光熱發(fā)電，是將能量?jī)?chǔ)存在導(dǎo)熱的介質(zhì)中，從而實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的發(fā)電。有網(wǎng)友算了一筆賬，目前電池造價(jià)$1500/kwh,光熱太陽(yáng)能用的導(dǎo)熱介質(zhì)，熔鹽造價(jià)$30/kwh，導(dǎo)熱油更便宜。經(jīng)濟(jì)性可想而知。

然而，光熱發(fā)電站相比光伏發(fā)電站，也不是十全十美的替代品。

光伏發(fā)電適合小規(guī)模、分布式的發(fā)電，建設(shè)成本較低，而光熱發(fā)電和傳統(tǒng)的火力發(fā)電相似，適合集中式的大規(guī)模發(fā)電，對(duì)地理?xiàng)l件要求高，目前建設(shè)成本較高。

而且，中國(guó)光伏發(fā)電技術(shù)相對(duì)成熟，而光熱發(fā)電雖然很早就在國(guó)外興起，但在中國(guó)仍屬于“處級(jí)階段”，存在技術(shù)障礙，成功經(jīng)驗(yàn)少，亦缺少標(biāo)準(zhǔn)體系，高性能核心設(shè)備部件需要進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化制造水平較低。

目前，全世界的光熱發(fā)電建成裝機(jī)總規(guī)模在2017年底已達(dá)到增至5133MW，由美國(guó)、西班牙領(lǐng)跑，南非、摩洛哥、印度等新興市場(chǎng)迅速崛起。