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[摘 要]塔式太阳能热发电技术具有十分显著的经济特性。文章首先对塔式太阳能热发电技术进行了简单的概述，其次分析了塔式太阳能热发电技术经济特性，最后展开了对塔式太阳能热发电在我国的发展前景的研究，希望为相关人员提供一定的帮助。
[关键词]塔式太阳能热发电技术；经济性；发展前景
中图分类号：P635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0356-01
引言
火力发电的长期使用已经造成了严重的环境污染，并且使得大气环境也面临着重大的危机考验。在我国的发电行业中火力发电仍是最为主要的一种方式，煤炭消耗量巨大，因此在我国发电行业实行能源结构优化调整，加大对清洁能源的利用率至关重要。太阳能是目前发展速度非常快，且应用前景最被看好的一项可再生能源。
1塔式太阳能热发电技术概述
塔式太阳能热发电系统主要是通过对定日镜追踪太阳的利用，并在中心接收塔处的接收器上将太阳光汇集在一起，进而把所汇聚的辐射能量转换为热能，并对工作物质进行加热处理来带动汽轮机发电机转动并发电。塔式系统是众多太阳能高温利用方式中较为典型的一种。通常来说，系统的最大温度可以达到1000℃。相较于传统的槽式太阳能热发电系统来说，采取塔式太阳能热发电系统在集成温度上具有非常高的效率，更易生成高参数的水蒸气，因而在热传动装置的热能利用率上效果更加明显。为确保系统能够达到良好的稳定性，并且实现对太阳能资源的高效化利用，通常在太阳能热发电系统中都配置有能量存储系统。
2塔式太阳能热发电技术经济特性分析
按照太阳能能量转换过程与工质流程，塔式太阳能热发电系统主要包括如下几个部分，定日镜系统（太阳辐射能）、吸热系统（传热介质换热）、蒸汽发生及储能系统（蒸汽发生）、汽轮机组（发电）。除了上面四个部分的主要设备与安装外，工程中还包括一些其他的费用，分别为前期费用、土地费用、管理费用、设计费用、建设期贷款利息等。其中储能部分由于美国Solar0、电站中仅能提供4h储能，若提高储能时间，必然增加系統投资。
从当前塔式系统国内产业配套情况来看，与槽式热发电总投资相比，塔式热发电比较高，尽可能采用本地化产品。例如，常规的50MW塔式热发电系统带6h储能系统的总造价约12亿元。以太阳能资源较为丰富的甘肃嘉峪关地区为例，通过观察这一地区常年气象数据与美国国家能源部可再生能源实验室数据，经过相应的计算，能够得出年均直接辐射值为1970kW·h/（m2·a），水平总辐射值为1699kW·h/（m2·a）。在对对系统进行设计时，其储能时间越长，系统利用小时数就会越高，同时能量利用效率也就越高，但是总投资幅度不断增大。综合国外同类型电站，塔式系统以6h满负荷储热为计算基准，计算采用由美国国家可再生能源实验室开发的太阳能发电模拟系统，基于当地气象参数测算，结果如表1所示。
表1中所研究系统的机组类型，从当前产业发展情况来看，参照国际上成熟的设备型号，同时对地处西北地区的情况予以考虑，最好采用直接空冷机组。由于该地区位于我国北方较为严寒的地区，所以就需要在储热系统上增加设立电伴热等保温系统，使得电站用电消耗增大。从当前情况来看，我国还没有制定太阳能热发电标杆电价，而新项目电价需要根据国家发改委要求来对电价进行申报与批复。项目造价与电价是影响项目收益的主要因素，所以文章研究中参考2013年8月国家发改委公布的光伏区域标杆电价，在对塔式太阳能热发电含税电价0.751.45元/（kW·h）进行研究时，其会对系统经济性产生一定程度的影响。一般来说，在测算时通常采用投资项目中经常使用的内部收益率测算法，指的是项目投资时就能够达到的收益率。实质上，内部收益率是能使项目的净现值等于0时的折现率。设定资本金为20%贷款额度为80%贷款利率为同期银行基准利率，并考虑所得税“三免三减半”优惠。对应不同电价时系统全投资内部收益率与资本金内部收益率变化见图1所示。
图1 塔式太阳能热发电对应不同电价时的经济性分析
从图中能够看出，在对投资项目进行评价时，其最为是主要的两个指标就是全投资内部收益率与资本金内部收益率在不同电价中的影响。如果电价处于1.05-1.15元/（kW·h），那么项目全投资内部收益率为8%-9%，资本内部收益率为13%-16%。在项目开发的过程中，对于不同的投资方来说，其对所开发投资的项目资本金要求各不相同，行业内认为公允的可投资收益率要求为全投资内部收益率满足8%。通常来说，为了确保项目收益，都一定程度提高项目收益标准。因此建议为确保塔式太阳能热发电在我国推广，国家政府价格主管部门在制定电价时在可承受范围内，考虑项目开发方投资收益，以促进新技术引进与规模化利用。
3塔式太阳能热发电在我国的发展前景
采用塔式太阳能热发电技术具有十分显著的经济性优势。从目前情况来看，太阳能发电依旧处在初期发展阶段，在未来的5-10年，太阳能就会逐渐迈入快速发展时期。根据《太阳能发电发展“十二五”规划》，在“十二五”期间我国将新增太阳能光伏电站装机容量约1000万kW，太阳能光热发电装机容量将达到100万kW，分布式光伏发电系统约1000万kW，光伏电站投资按照平均1万元/kW的比例进行测算，分布式光伏系统依据1.5万元/kW进行测算，总投资额将达2500亿元。
在经过一段时间后，示范性项目得到了一定程度的积累，同时定日镜技术、热发电专用汽轮机技术、跟踪系统等都获得了非常大的改进，国内的部分厂家已经具有了大规模生产的能力。此外，部分民营企业也可以为系统集成为部分关键设备提供供应。从当前情况来看，我国在塔式太阳能热发电方面已经初具产业化发展基础，同时国家也十分注重光热产业的发展，由此可见，塔式发电在我国具有非常好的发展前景。另外，目前塔式发电系统的相关配套产业由于还未能够实现大规模量产，因此也就导致了整体项目的造价水平相对偏高。
结束语
总的来说，将塔式热发电系统应用到太阳能热发电技术中，不但可以很好地配置能量存储系统，同时还能够保证电能输出在一段时间内的稳定性，具有非常显著的优势。
参考文献
[1]阎秦.塔式太阳能热发电技术经济特性分析[J].电力建设，2013，3412：69-72.
[2]刘文闯，樊玉华，杨静.塔式太阳能热发电技术经济特性分析[J].工程技术研究，2017，12：41+43.
[3]王鼎，时雨，胡婧婷，刘宸，袁野.太阳能热发电技术综述及其在我国适用性分析[J].电网与清洁能源，2016，3209：151-156.
[关键词]塔式太阳能热发电技术；经济性；发展前景
中图分类号：P635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0356-01
引言
火力发电的长期使用已经造成了严重的环境污染，并且使得大气环境也面临着重大的危机考验。在我国的发电行业中火力发电仍是最为主要的一种方式，煤炭消耗量巨大，因此在我国发电行业实行能源结构优化调整，加大对清洁能源的利用率至关重要。太阳能是目前发展速度非常快，且应用前景最被看好的一项可再生能源。
1塔式太阳能热发电技术概述
塔式太阳能热发电系统主要是通过对定日镜追踪太阳的利用，并在中心接收塔处的接收器上将太阳光汇集在一起，进而把所汇聚的辐射能量转换为热能，并对工作物质进行加热处理来带动汽轮机发电机转动并发电。塔式系统是众多太阳能高温利用方式中较为典型的一种。通常来说，系统的最大温度可以达到1000℃。相较于传统的槽式太阳能热发电系统来说，采取塔式太阳能热发电系统在集成温度上具有非常高的效率，更易生成高参数的水蒸气，因而在热传动装置的热能利用率上效果更加明显。为确保系统能够达到良好的稳定性，并且实现对太阳能资源的高效化利用，通常在太阳能热发电系统中都配置有能量存储系统。
2塔式太阳能热发电技术经济特性分析
按照太阳能能量转换过程与工质流程，塔式太阳能热发电系统主要包括如下几个部分，定日镜系统（太阳辐射能）、吸热系统（传热介质换热）、蒸汽发生及储能系统（蒸汽发生）、汽轮机组（发电）。除了上面四个部分的主要设备与安装外，工程中还包括一些其他的费用，分别为前期费用、土地费用、管理费用、设计费用、建设期贷款利息等。其中储能部分由于美国Solar0、电站中仅能提供4h储能，若提高储能时间，必然增加系統投资。
从当前塔式系统国内产业配套情况来看，与槽式热发电总投资相比，塔式热发电比较高，尽可能采用本地化产品。例如，常规的50MW塔式热发电系统带6h储能系统的总造价约12亿元。以太阳能资源较为丰富的甘肃嘉峪关地区为例，通过观察这一地区常年气象数据与美国国家能源部可再生能源实验室数据，经过相应的计算，能够得出年均直接辐射值为1970kW·h/（m2·a），水平总辐射值为1699kW·h/（m2·a）。在对对系统进行设计时，其储能时间越长，系统利用小时数就会越高，同时能量利用效率也就越高，但是总投资幅度不断增大。综合国外同类型电站，塔式系统以6h满负荷储热为计算基准，计算采用由美国国家可再生能源实验室开发的太阳能发电模拟系统，基于当地气象参数测算，结果如表1所示。
表1中所研究系统的机组类型，从当前产业发展情况来看，参照国际上成熟的设备型号，同时对地处西北地区的情况予以考虑，最好采用直接空冷机组。由于该地区位于我国北方较为严寒的地区，所以就需要在储热系统上增加设立电伴热等保温系统，使得电站用电消耗增大。从当前情况来看，我国还没有制定太阳能热发电标杆电价，而新项目电价需要根据国家发改委要求来对电价进行申报与批复。项目造价与电价是影响项目收益的主要因素，所以文章研究中参考2013年8月国家发改委公布的光伏区域标杆电价，在对塔式太阳能热发电含税电价0.751.45元/（kW·h）进行研究时，其会对系统经济性产生一定程度的影响。一般来说，在测算时通常采用投资项目中经常使用的内部收益率测算法，指的是项目投资时就能够达到的收益率。实质上，内部收益率是能使项目的净现值等于0时的折现率。设定资本金为20%贷款额度为80%贷款利率为同期银行基准利率，并考虑所得税“三免三减半”优惠。对应不同电价时系统全投资内部收益率与资本金内部收益率变化见图1所示。
图1 塔式太阳能热发电对应不同电价时的经济性分析
从图中能够看出，在对投资项目进行评价时，其最为是主要的两个指标就是全投资内部收益率与资本金内部收益率在不同电价中的影响。如果电价处于1.05-1.15元/（kW·h），那么项目全投资内部收益率为8%-9%，资本内部收益率为13%-16%。在项目开发的过程中，对于不同的投资方来说，其对所开发投资的项目资本金要求各不相同，行业内认为公允的可投资收益率要求为全投资内部收益率满足8%。通常来说，为了确保项目收益，都一定程度提高项目收益标准。因此建议为确保塔式太阳能热发电在我国推广，国家政府价格主管部门在制定电价时在可承受范围内，考虑项目开发方投资收益，以促进新技术引进与规模化利用。
3塔式太阳能热发电在我国的发展前景
采用塔式太阳能热发电技术具有十分显著的经济性优势。从目前情况来看，太阳能发电依旧处在初期发展阶段，在未来的5-10年，太阳能就会逐渐迈入快速发展时期。根据《太阳能发电发展“十二五”规划》，在“十二五”期间我国将新增太阳能光伏电站装机容量约1000万kW，太阳能光热发电装机容量将达到100万kW，分布式光伏发电系统约1000万kW，光伏电站投资按照平均1万元/kW的比例进行测算，分布式光伏系统依据1.5万元/kW进行测算，总投资额将达2500亿元。
在经过一段时间后，示范性项目得到了一定程度的积累，同时定日镜技术、热发电专用汽轮机技术、跟踪系统等都获得了非常大的改进，国内的部分厂家已经具有了大规模生产的能力。此外，部分民营企业也可以为系统集成为部分关键设备提供供应。从当前情况来看，我国在塔式太阳能热发电方面已经初具产业化发展基础，同时国家也十分注重光热产业的发展，由此可见，塔式发电在我国具有非常好的发展前景。另外，目前塔式发电系统的相关配套产业由于还未能够实现大规模量产，因此也就导致了整体项目的造价水平相对偏高。
结束语
总的来说，将塔式热发电系统应用到太阳能热发电技术中，不但可以很好地配置能量存储系统，同时还能够保证电能输出在一段时间内的稳定性，具有非常显著的优势。
参考文献
[1]阎秦.塔式太阳能热发电技术经济特性分析[J].电力建设，2013，3412：69-72.
[2]刘文闯，樊玉华，杨静.塔式太阳能热发电技术经济特性分析[J].工程技术研究，2017，12：41+43.
[3]王鼎，时雨，胡婧婷，刘宸，袁野.太阳能热发电技术综述及其在我国适用性分析[J].电网与清洁能源，2016，3209：151-156.