作者：段跃初 黄艳红

在全球能源转型的浪潮中，可再生能源的开发与利用成为时代焦点。2024 年 7 月 16 日，三峡集团传来振奋消息：全球首个“双塔一机”光热储能电站主体工程已进入调试阶段，工程团队全力以赴，力争今年底实现投产发电，此为能源领域重大突破，为未来能源发展开辟新道路。

光热储能技术作为新兴可再生能源利用方式，近年逐渐走入视野。与传统光伏发电不同，光热发电通过大量定日镜将太阳光聚集到吸热塔，加热熔盐等传热介质，产生蒸汽驱动汽轮机发电，还能将多余热量储存，需时释放，实现持续稳定电力输出。该技术储热时间长、响应速度快、输出功率稳定，对解决可再生能源间歇性和不稳定性问题、提高电网接纳能力意义重大。

三峡集团建设的全球首个“双塔一机”光热储能电站，在技术创新和应用模式上实现重大突破。电站设置两个相邻吸热塔，共用一台汽轮发电机，塔下安装近 3 万块定日镜，采光面积达 80 万平方米。三峡集团瓜州光热储能项目经理温江虹介绍，电站利用跟踪太阳转动的镜子，将太阳光聚集到吸热塔中加热熔盐，带动汽轮机发电。这种独特设计在同等边界条件下，可提升约 24%的光学效率，大幅提高太阳能利用效率和电站发电能力。

此外，电站配备 6 小时熔盐储热系统，如巨大“充电宝”，阳光充足时储存多余热量，夜晚或阴天太阳能不足时释放，确保电站持续稳定输出电力。此调峰性能使光热储能电站更好与电网协同，为电网提供稳定电力支持，对提高电网安全性和可靠性意义重大。

从能源发展宏观角度看，全球首个“双塔一机”光热储能电站建设意义深远。首先，为可再生能源大规模应用提供新技术路径和解决方案。随着全球对清洁能源需求增长，光热储能技术有望成未来能源结构重要组成部分，与风电、光伏等可再生能源互补，共同推动能源转型。其次，电站建设有助于提高我国在光热储能领域技术水平和产业竞争力。在全球能源技术竞争激烈背景下，掌握先进光热储能技术对我国在能源领域的话语权和影响力至关重要。最后，光热储能电站发展对减少碳排放、应对气候变化有积极作用。利用太阳能等清洁能源替代传统化石能源，有效减少温室气体排放，为实现全球气候目标作贡献。

然而，光热储能技术发展面临挑战。一方面，光热储能电站建设成本高，需降低成本、提高技术经济性，方能大规模推广应用。另一方面，光热储能技术在材料、设备、工艺等存技术瓶颈，需加大研发投入，加强产学研合作，突破关键技术难题。此外，光热储能电站发展需政策支持引导，制定合理政策措施，鼓励企业加大投资，推动产业健康发展。

尽管挑战诸多，但全球首个“双塔一机”光热储能电站建设为光热储能技术发展注入强大动力。相信不久将来，随着技术进步和成本降低，光热储能技术将在全球广泛应用，为人类社会可持续发展提供坚实能源保障。期待今年底该电站顺利投产发电，也期待光热储能技术未来创造更多奇迹，为生活带来更多绿色和光明。

光热储能技术优点如下：

1. 储能能力：具备大容量、长时间储能特性，熔盐储热系统可储存多余热量，实现数小时甚至更长时间能量存储，无阳光时也能持续稳定发电，输出功率稳定，助于电网平稳运行和电力稳定供应。

2. 调峰性能：响应速度快，能根据电网需求快速调整发电功率，调峰能力佳，对电网调峰调频意义重大，更好适应电力需求变化。

3. 可调度性：相较太阳能光伏发电等依赖天气和时段的能源形式，光热储能电站发电过程更易控制和调度，可根据用电需求灵活安排发电计划。

4. 兼容性：可与传统热力发电系统兼容，利用现有热力发电基础设施和技术，降低技术转化和应用难度。

5. 环保可持续：以太阳能为能源来源，运行中不产生温室气体排放和其他污染物，环境友好，为可持续清洁能源技术。

光热储能技术缺点如下：

1. 成本较高：光热储能电站建设需大量定日镜、吸热塔、储热系统等设备，初期投资成本高，涵盖设备采购、安装、土地使用等费用。

2. 能量转化效率：太阳能转化为电能过程中，整体能量转化效率较低，部分太阳能在传输、转化中损失。

3. 依赖天气条件：虽有储能系统缓解，但长时间阴雨或沙尘等恶劣天气下，太阳能收集利用受影响，发电效率降低。

4. 占地面积大：因需安装大量定日镜收集太阳能，光热储能电站通常需大面积土地，在土地资源紧张地区受限。

降低光热储能技术成本的方法有：

1. 技术创新与研发：

- 材料创新：开发性能优、成本低的定日镜材料、吸热材料、储热材料。如寻找高效且价格低廉反射材料制造定日镜，研发新型低成本高温熔盐配方用于储热系统。

- 工艺改进：优化光热电站设计和施工工艺，提高设备制造和安装效率，降低建设成本。如改进定日镜生产工艺，提效降本。

2. 规模经济：

- 大规模建设：通过大规模建设光热储能电站，实现设备批量生产和采购，降低单位成本。随项目数量和规模增加，产业链各环节成本因规模效应降低。

3. 提高系统效率：

- 光学效率提升：优化定日镜布置和跟踪系统，提高太阳能聚集和转化效率，减少能量损失，降低单位发电成本。

- 热传递效率改进：改进吸热、传热和储热过程热传递效率，减少热量损失，提高系统整体效率。

4. 产业协同与供应链优化：

- 产业协同：加强光热储能产业链上下游企业合作协同，促进技术共享和资源整合，降低交易成本。

- 供应链管理：优化供应链，降低原材料采购和运输成本，确保设备和材料及时供应且质量稳定。

5. 政策支持与补贴：

- 政府出台政策支持，如税收优惠、贷款优惠、投资补贴等，降低项目融资和建设运营成本，促进光热储能技术发展应用。

6. 运营与维护优化：

- 智能化运维：利用物联网、大数据和人工智能技术，实现光热电站智能化运营维护，提高运维效率，降低运维成本。

- 预防性维护：建立科学设备维护计划，通过预防性维护减少设备故障和停机时间，降低维修成本。

光热储能技术缺点对应用产生的影响如下：

1. 成本较高的影响：

- 投资吸引力受限：高昂初始投资成本使投资者决策谨慎，对光热储能项目投资热情降低，项目资金筹集难度加大。

- 市场推广困难：高成本反映在电力成本上，光热储能发电电价较高。在与传统能源及其他可再生能源（如成本较低的光伏发电）市场竞争中处劣势，限制其在能源市场大规模推广应用。

- 发展速度减缓：成本制约使光热储能项目建设速度和规模扩张受限，减缓产业化和商业化进程，影响其在能源领域快速普及和占比提升。

2. 能量转化效率低的影响：

- 能源利用效率低：转化效率低需更大集热场和更多设备投入获取相同电能输出，造成资源浪费和土地等空间更多占用。

- 成本效益不佳：相同太阳能投入产出电能少，使光热储能项目成本效益比降低，经济可行性受质疑，影响项目投资回报率和商业吸引力。

- 对场地和资源需求增加：为获足够电能，需更多土地布置集热装置，及更多原材料和能源制造运行设备，增加土地、材料和能源等资源需求和压力。

3. 依赖天气条件的影响：

- 供电稳定性问题：阴雨、沙尘天气下，太阳能收集不足，发电功率大幅下降甚至无法发电，难持续稳定为电网供电，影响电网稳定性和可靠性。

- 与电网兼容性挑战：不稳定供电输出使光热储能电站与电网协同配合难度增大，给电网调度和管理带来挑战，需其他备用电源弥补供电不足时段。

- 应用地域受限：天气条件限制使光热储能技术在阳光资源丰富、气候稳定地区应用更可行，在多阴雨、多云雾地区应用受限，限制其全球广泛应用。

4. 占地面积大的影响：

- 土地资源竞争：大面积土地需求与农业、城市建设、生态保护等其他土地用途竞争，土地资源稀缺地区难寻合适建设场地。

- 项目选址困难：因占地面积大，选址需考虑土地成本、可用性、与电网接入距离等因素，增加项目选址复杂性和难度，或致项目建设周期延长和成本增加。

- 生态环境影响：大面积光热储能电站建设或对当地生态环境产生影响，如破坏植被、影响野生动物栖息地等，引发环境问题和社会争议。

来源: 科普文迅