【無所不能 文丨蕓豆】先來看一組熱乎乎的棄電數據。
2017年，全年棄水電量515億千瓦時，棄風電量419億千瓦時，棄風率12%；棄光電量73億千瓦時，棄光率6%。這是1月24日上午，國家能源局在京召開例行新聞發(fā)布會上公布的數據。
總體來看，2017年全國“棄水、棄風、棄光”電量超過1000億千瓦時，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。也就是說，我們棄掉的電力，相當于三峽電站努力發(fā)了一年的電量。
棄電的數據是驚人的。難道使用新能源發(fā)電就一定會產生棄電嗎？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)展當中。
首先，發(fā)電量的數據在不斷增長。國家能源局的數據表明，2017年，可再生能源發(fā)電量1.7萬億千瓦時，發(fā)電量占全部發(fā)電量的26.4%。
其中，水電11945億千瓦時，同比增長1.7%；風電3057億千瓦時，同比增長26.3%；光伏發(fā)電1182億千瓦時，同比增長78.6%；生物質發(fā)電794億千瓦時，同比增長22.7%。
另有國家發(fā)改委的數據表明，2017年全國發(fā)電量同比增長6.5%，其中火電發(fā)電量同比增長5.2%，清潔能源發(fā)電量同比增長10%，增速高于火電4.8%。
其次，可再生能源的裝機規(guī)模持續(xù)擴大。2017年底達到6.5億千瓦，同比增長14%，其中增長最快的還是光伏發(fā)電，同比增長68.7%，裝機達到1.3億千瓦。2017年可再生能源發(fā)電裝機約占全部電力裝機的36.6%，同比上升2.1個百分點，可再生能源的清潔能源替代作用日益突顯。
然而棄電的問題仍然存在。相比2016年，2017年的棄電數據減少了約90億千瓦時。
棄電有多種原因，或因為總體的用電需求低于發(fā)電量，或是因為風光水電都有間歇性，電量和電力不夠穩(wěn)定對電網造成挑戰(zhàn)，更重要的是因為輸電的通道受限。在本地無法消納的風光水電，只能選擇外送，然而電網的建設并沒有電站建設積極性高，大量的時間、人力和物理成本讓外送不那么簡單，棄電成了唯一出路。
所以，是否能在發(fā)展新能源的同時又減少棄電的風險呢？或許，光熱發(fā)電是一個選擇。
上圖是Gemasolar發(fā)電站，位于西班牙塞維利亞，是世界首個擁有中央塔式接收器且具有儲熱能力的商用規(guī)模聚光太陽能發(fā)電站。Gemasolar電站裝機20MW，電站年發(fā)電量近110GWh，能滿足2.5萬戶居民的用電需求，年減排二氧化碳可達3萬噸。
值得注意的是，光熱發(fā)電站利用太陽能非常清潔，而且可以在缺少光照的陰雨天氣以及沒有光照的夜間持續(xù)發(fā)電15個小時，從而實現全天候24小時不間斷供應可靠能源。2013年的夏天，Gemasolar電站創(chuàng)造了連續(xù)36天無間斷24小時持續(xù)運行的記錄。
光熱發(fā)電站的無間斷發(fā)電特性，相比光伏、風力發(fā)電來講更為穩(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)電的原理很簡單，就是把光聚集起來產生熱量發(fā)電。從下圖可以看到，太陽光通過反射鏡匯聚到太陽能收集的裝置，然后用太陽能加熱收集裝置內的傳熱介質（熔鹽或導熱油），通過換熱裝置形成高溫高壓的水蒸汽，進而驅動汽輪機發(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驗室，可以商業(yè)應用的只有槽式和塔式。兩者除了吸收太陽能的裝置不一樣之外，其余的原理都基本相同。
無論是哪種光熱電站，每一片反射鏡都需要按照太陽光的角度安裝，將陽光反射聚集在圓心處的導熱管上才能夠收集到太陽能，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光到中央塔的集熱區(qū)，系統塔頂中央接收器的溫度可達900多攝氏度。塔式接收器采用熔鹽作為傳熱介質，溫度也可達500多攝氏度，向燃氣輪機傳輸溫度越高、高壓蒸汽的數量越多，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。光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應將太陽能直接轉變?yōu)殡娔?。而光熱發(fā)電原理和傳統發(fā)電類似，加熱產生氣態(tài)推動汽輪機,發(fā)電機發(fā)交流電。
兩者相比較來說，光熱發(fā)電核心優(yōu)勢非常明顯。
經濟可靠的儲能功能是光熱發(fā)電技術最重要的價值。光熱發(fā)電站可以將白天的陽光能源轉換為熱能儲存起來，在夜間繼續(xù)發(fā)電，從而實現平穩(wěn)的發(fā)電過程（還可通過天然氣補燃來平滑電力輸出），完全不受短時間天氣影響，實現一天24小時的平穩(wěn)發(fā)電。
此外，光熱電站的電網調度特性與傳統火電廠基本相同，無擾動沖擊和容量限制，電網接入簡單可靠，可以按照調度指令增減出力，進行峰谷調節(jié)。
反觀光伏、風力發(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，無法精確預測且發(fā)電曲線不穩(wěn)定，大規(guī)模的應用還造成了對電網的沖擊，棄電也由此而生。
由于風電、光伏波動的特性，如要應用，則需要將電儲存在電池中，需要的時候再釋放。而光熱發(fā)電，是將能量儲存在導熱的介質中，從而實現平穩(wěn)的發(fā)電。有網友算了一筆賬，目前電池造價$1500/kwh,光熱太陽能用的導熱介質，熔鹽造價$30/kwh，導熱油更便宜。經濟性可想而知。
光伏發(fā)電是利用太陽能發(fā)電，過程并無污染，然而太陽能電池在生產過程存在致命的弱點，中對環(huán)境的損耗較大，是高能耗、高污染的生產流程。而光熱發(fā)電是清潔生產過程，基本采用物理手段進行光電能量轉換，對環(huán)境危害極小，太陽能光熱發(fā)電站全生命周期的CO2排放僅為12g/kWh。
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，建設成本較低，而光熱發(fā)電和傳統的火力發(fā)電相似，適合集中式的大規(guī)模發(fā)電，對地理條件要求高，目前建設成本較高。
而且，中國光伏發(fā)電技術相對成熟，而光熱發(fā)電雖然很早就在國外興起，但在中國仍屬于“處級階段”，存在技術障礙，成功經驗少，亦缺少標準體系，高性能核心設備部件需要進口，國產化制造水平較低。
目前，全世界的光熱發(fā)電建成裝機總規(guī)模在2017年底已達到增至5133MW，由美國、西班牙領跑，南非、摩洛哥、印度等新興市場迅速崛起。
光熱電站全球裝機總規(guī)模數據來源：CSPPLAZA
