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歐洲太陽能熱發(fā)電協(xié)會（ESTELA）發(fā)布了首個戰(zhàn)略研究議程，設定了到2025年歐洲太陽能熱發(fā)電優(yōu)先研究的問題，以期實現(xiàn)三大目標：提高效率與降低成本、增強可調度性和提高環(huán)境效應。戰(zhàn)略研究議程討論了四種主要的太陽能熱發(fā)電技術：拋物槽式、塔式、線性菲涅爾式和碟式斯特林系統(tǒng)，還包括相關的交叉問題，如蓄熱、混合發(fā)電和標準化等。
目前，全球太陽能熱發(fā)電裝機容量已達2GW，還有3GW在建中。大部分電站建在西班牙和美國，其他地區(qū)也在考慮發(fā)展熱發(fā)電，北非、印度、中國和南非等已啟動了新的項目。到2015年太陽能熱發(fā)電裝機量有望達到10GW。
歐盟成員國在2010年制定的國家可再生能源行動計劃中設定了到2020年太陽能熱發(fā)電裝機總計要超過7GW，其中僅西班牙裝機目標就超過5GW。由于經(jīng)濟危機影響，目前歐洲各國的補貼形勢不太明朗，國家層面正在采取新的措施來協(xié)調可再生能源項目的投資計劃?？紤]到各國政策和電站參數(shù)，目前太陽能熱發(fā)電的固定上網(wǎng)電價在0.3歐元/kWh左右。同時，太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)還創(chuàng)造了許多新的就業(yè)機會。如在西班牙，2008～2010年間相關工作崗位數(shù)量翻了一番多。
一、標準化
太陽能熱發(fā)電的技術標準對加速降低成本至關重要。太陽能聚光器的EN12975標準已是ISO9806標準的一部分，目前正在修訂。太陽能熱發(fā)電標準工作組已于2011年成立，2012～2013年有望發(fā)布新的指導方針。但仍需加強在以下領域建立通用標準框架：資格、認證、測試程序、組件和系統(tǒng)耐久性試驗、調試程序、模擬結果和太陽能場建模等。
二、目標1：提高效率，降低發(fā)電、運行與維護成本
為滿足目標1戰(zhàn)略研究議程列出了四種熱發(fā)電技術的優(yōu)先研究主題，交叉問題也共同列出，如表1所示。
表1歐洲太陽能熱發(fā)電技術優(yōu)先研究主題
技術種類
研發(fā)主題
拋物槽式
集熱器
-規(guī)模化效應
-更好的集熱器設計和制造
-更好的太陽能場控制
-自主驅動單元和本機控制（無線）
吸熱管
-選擇性涂層更好的優(yōu)化穩(wěn)定性
-真空管設計，無焊接或無較低的透氫
傳熱流體
-利用壓縮氣體（CO2、N2、空氣等）
-直接蒸汽發(fā)電
-熔鹽+輔助加熱
塔式
吸熱器
-先進高溫吸熱器（直接吸收）
-新工程化材料（陶瓷管）
傳熱流體
-用于超臨界蒸汽循環(huán)的熔鹽
-空氣和CO2作為主要流體
-直接過熱蒸汽
-粒子吸熱器系統(tǒng)
定日鏡場
-多重小塔式配置
-可靠的無線定日鏡控制系統(tǒng)
-優(yōu)化的定日鏡場
-改進驅動機制
-自主驅動單元和本機控制（無線）
新的轉化循環(huán)和系統(tǒng)
-布雷頓循環(huán)
-聯(lián)合循環(huán)和超臨界蒸汽循環(huán)
-與生物質混合發(fā)電
-二級聚光器
線性菲涅爾式
控制和設計
-更好的跟蹤選項
-塔式技術與菲涅爾技術的混合
吸熱器
-真空管式吸熱器
-新一代非真空管式吸熱器
反光鏡
-二級聚光
-弧形支持表面薄膜
傳熱流體
-過熱直接蒸汽發(fā)電
-僅用熔鹽
-非真空吸熱器中的加壓CO2或空氣
碟式
燃氣輪機
-與天然氣或生物氣混合發(fā)電
-碟式系統(tǒng)與壓縮空氣儲能結合
吸熱器
-應對更低熱惰性的回熱器
系統(tǒng)部件
-與汽車制造行業(yè)協(xié)同
-改進跟蹤系統(tǒng)
斯特林發(fā)動機
-聯(lián)動式發(fā)動機（更低的組件錯誤率、更低的H2泄露、大規(guī)模生產(chǎn)）
-自由活塞式發(fā)動機（線性發(fā)電機更好的控制與設計）
可調度性
-機電式存儲和蓄熱
-吸熱器中的替代能源來源（生物質）
交叉問題
反射鏡
-輕反射表面
-防污涂層
-高反射率
傳熱流體
-低熔點混合物
-加壓氣體
-帶有高壓吸熱管的直接蒸汽發(fā)電
-高工作溫度
其他
-具有更好光學特性的選擇性涂層吸熱器
-新存儲概念
-改進控制、預測和運行工具
三、目標2：增強可調度性
可調度性是增強太陽能熱發(fā)電技術競爭力的重要特性，能夠靈活響應電網(wǎng)需求是關鍵。盡管許多電站已建設了蓄熱系統(tǒng)，但仍需要開展更多的工作。
（一）綜合系統(tǒng)
通過水預熱方法或鍋爐蒸汽/水循環(huán)能夠實現(xiàn)將太陽熱能集成到大型蒸汽廠。需要設計合適的鍋爐以應對溫度差異。如果鍋爐集成已完成，還需要改進其設計與控制系統(tǒng)。
將太陽熱能與燃氣輪機或聯(lián)合循環(huán)電站集成也是選擇之一。與燃氣輪機相結合時，在高溫太陽能集熱器中可將空氣溫度加熱到高溫，從而產(chǎn)生高轉化效率。提高處理過渡相的能力需要改進設計控制系統(tǒng)。
將太陽熱能與生物質集成更適用于小規(guī)模設施，可以作為全可再生能源電站。
（二）蓄熱
不同傳熱流體，采用不同的設計：
熱油：用具有良好溫度分層的單個蓄熱罐替代雙罐配置可極大簡化蓄熱。還可以通過換熱器和蓄熱材料的固態(tài)分離來優(yōu)化單罐設計。
熔鹽：太陽能場和蓄熱循環(huán)之間不需要交換器。需要研發(fā)具有低凝點和避免腐蝕問題的新熔鹽混合物。
蒸汽：在發(fā)電模塊之前不需要交換器。需要調研用于飽和蒸汽的固態(tài)/液態(tài)相變材料。
氣體：超高溫應用可行。挑戰(zhàn)是如何設計高效傳熱系統(tǒng)和蓄熱材料選擇。
一般而言，需要改進熱量積蓄與釋放策略以最大化蓄熱能力。還需要調研熱化學儲能系統(tǒng)概念。
（三）改進預測
良好的預測能力對于可靠估計給定地點電站的成本非常重要?？梢栽O想許多解決方案，如詳細預報超短期氣象情況，開發(fā)電力預測系統(tǒng)軟件監(jiān)管電力生產(chǎn)，改進地面太陽直射輻射（DNI）測量方法，利用氣象衛(wèi)星結果，改進用于DNI預測的數(shù)值天氣預報模型，分析太陽能與風能資源之間的年際變化情況和時間與空間關聯(lián)。
四、目標3：提高環(huán)境效應
傳熱流體因其對環(huán)境的潛在影響而成為實現(xiàn)本目標的關注點，合成油的污染是最令人擔憂的影響之一。
目前，全球太陽能熱發(fā)電裝機容量已達2GW，還有3GW在建中。大部分電站建在西班牙和美國，其他地區(qū)也在考慮發(fā)展熱發(fā)電，北非、印度、中國和南非等已啟動了新的項目。到2015年太陽能熱發(fā)電裝機量有望達到10GW。
歐盟成員國在2010年制定的國家可再生能源行動計劃中設定了到2020年太陽能熱發(fā)電裝機總計要超過7GW，其中僅西班牙裝機目標就超過5GW。由于經(jīng)濟危機影響，目前歐洲各國的補貼形勢不太明朗，國家層面正在采取新的措施來協(xié)調可再生能源項目的投資計劃?？紤]到各國政策和電站參數(shù)，目前太陽能熱發(fā)電的固定上網(wǎng)電價在0.3歐元/kWh左右。同時，太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)還創(chuàng)造了許多新的就業(yè)機會。如在西班牙，2008～2010年間相關工作崗位數(shù)量翻了一番多。
一、標準化
太陽能熱發(fā)電的技術標準對加速降低成本至關重要。太陽能聚光器的EN12975標準已是ISO9806標準的一部分，目前正在修訂。太陽能熱發(fā)電標準工作組已于2011年成立，2012～2013年有望發(fā)布新的指導方針。但仍需加強在以下領域建立通用標準框架：資格、認證、測試程序、組件和系統(tǒng)耐久性試驗、調試程序、模擬結果和太陽能場建模等。
二、目標1：提高效率，降低發(fā)電、運行與維護成本
為滿足目標1戰(zhàn)略研究議程列出了四種熱發(fā)電技術的優(yōu)先研究主題，交叉問題也共同列出，如表1所示。
表1歐洲太陽能熱發(fā)電技術優(yōu)先研究主題
技術種類
研發(fā)主題
拋物槽式
集熱器
-規(guī)模化效應
-更好的集熱器設計和制造
-更好的太陽能場控制
-自主驅動單元和本機控制（無線）
吸熱管
-選擇性涂層更好的優(yōu)化穩(wěn)定性
-真空管設計，無焊接或無較低的透氫
傳熱流體
-利用壓縮氣體（CO2、N2、空氣等）
-直接蒸汽發(fā)電
-熔鹽+輔助加熱
塔式
吸熱器
-先進高溫吸熱器（直接吸收）
-新工程化材料（陶瓷管）
傳熱流體
-用于超臨界蒸汽循環(huán)的熔鹽
-空氣和CO2作為主要流體
-直接過熱蒸汽
-粒子吸熱器系統(tǒng)
定日鏡場
-多重小塔式配置
-可靠的無線定日鏡控制系統(tǒng)
-優(yōu)化的定日鏡場
-改進驅動機制
-自主驅動單元和本機控制（無線）
新的轉化循環(huán)和系統(tǒng)
-布雷頓循環(huán)
-聯(lián)合循環(huán)和超臨界蒸汽循環(huán)
-與生物質混合發(fā)電
-二級聚光器
線性菲涅爾式
控制和設計
-更好的跟蹤選項
-塔式技術與菲涅爾技術的混合
吸熱器
-真空管式吸熱器
-新一代非真空管式吸熱器
反光鏡
-二級聚光
-弧形支持表面薄膜
傳熱流體
-過熱直接蒸汽發(fā)電
-僅用熔鹽
-非真空吸熱器中的加壓CO2或空氣
碟式
燃氣輪機
-與天然氣或生物氣混合發(fā)電
-碟式系統(tǒng)與壓縮空氣儲能結合
吸熱器
-應對更低熱惰性的回熱器
系統(tǒng)部件
-與汽車制造行業(yè)協(xié)同
-改進跟蹤系統(tǒng)
斯特林發(fā)動機
-聯(lián)動式發(fā)動機（更低的組件錯誤率、更低的H2泄露、大規(guī)模生產(chǎn)）
-自由活塞式發(fā)動機（線性發(fā)電機更好的控制與設計）
可調度性
-機電式存儲和蓄熱
-吸熱器中的替代能源來源（生物質）
交叉問題
反射鏡
-輕反射表面
-防污涂層
-高反射率
傳熱流體
-低熔點混合物
-加壓氣體
-帶有高壓吸熱管的直接蒸汽發(fā)電
-高工作溫度
其他
-具有更好光學特性的選擇性涂層吸熱器
-新存儲概念
-改進控制、預測和運行工具
三、目標2：增強可調度性
可調度性是增強太陽能熱發(fā)電技術競爭力的重要特性，能夠靈活響應電網(wǎng)需求是關鍵。盡管許多電站已建設了蓄熱系統(tǒng)，但仍需要開展更多的工作。
（一）綜合系統(tǒng)
通過水預熱方法或鍋爐蒸汽/水循環(huán)能夠實現(xiàn)將太陽熱能集成到大型蒸汽廠。需要設計合適的鍋爐以應對溫度差異。如果鍋爐集成已完成，還需要改進其設計與控制系統(tǒng)。
將太陽熱能與燃氣輪機或聯(lián)合循環(huán)電站集成也是選擇之一。與燃氣輪機相結合時，在高溫太陽能集熱器中可將空氣溫度加熱到高溫，從而產(chǎn)生高轉化效率。提高處理過渡相的能力需要改進設計控制系統(tǒng)。
將太陽熱能與生物質集成更適用于小規(guī)模設施，可以作為全可再生能源電站。
（二）蓄熱
不同傳熱流體，采用不同的設計：
熱油：用具有良好溫度分層的單個蓄熱罐替代雙罐配置可極大簡化蓄熱。還可以通過換熱器和蓄熱材料的固態(tài)分離來優(yōu)化單罐設計。
熔鹽：太陽能場和蓄熱循環(huán)之間不需要交換器。需要研發(fā)具有低凝點和避免腐蝕問題的新熔鹽混合物。
蒸汽：在發(fā)電模塊之前不需要交換器。需要調研用于飽和蒸汽的固態(tài)/液態(tài)相變材料。
氣體：超高溫應用可行。挑戰(zhàn)是如何設計高效傳熱系統(tǒng)和蓄熱材料選擇。
一般而言，需要改進熱量積蓄與釋放策略以最大化蓄熱能力。還需要調研熱化學儲能系統(tǒng)概念。
（三）改進預測
良好的預測能力對于可靠估計給定地點電站的成本非常重要?？梢栽O想許多解決方案，如詳細預報超短期氣象情況，開發(fā)電力預測系統(tǒng)軟件監(jiān)管電力生產(chǎn)，改進地面太陽直射輻射（DNI）測量方法，利用氣象衛(wèi)星結果，改進用于DNI預測的數(shù)值天氣預報模型，分析太陽能與風能資源之間的年際變化情況和時間與空間關聯(lián)。
四、目標3：提高環(huán)境效應
傳熱流體因其對環(huán)境的潛在影響而成為實現(xiàn)本目標的關注點，合成油的污染是最令人擔憂的影響之一。
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