光热发电是一种利用太阳能辐射热和光能，通过光热转换技术将太阳能直接转换成电能的一种发电方式。光热发电技术具有环保、可持续、可储能、可调节等优点，是太阳能利用的重要手段之一。本文将从光热发电的技术原理、国内外市场现状、政策支持、成本下降、技术创新等方面，分析光热发电的优势，并预测其未来的发展前景。
## 光热发电的技术原理
光热发电技术分为两种：集中式光热发电和分布式光热发电。集中式光热发电技术指利用聚光器把阳光聚集到热介质上，将高温热传递到工作介质中，通过适当的工作介质循环可提供足够的热量来产生电力；分布式光热发电技术则是将太阳能集热器与蓄热装置相结合，将热传输至蓄热装置实现热能的存储，之后再将储能的热能转换为电能。
按照聚光方式来划分，集中式光热发电又分为塔式、槽式、线性菲涅尔式、碟式四种技术路线。其中塔式和碟式为点聚焦，槽式和线性菲涅尔式为线聚焦。目前，应用较为广泛的为槽式和塔式技术路线。
槽式光热发电技术是将平行于槽形抛物面主轴线的太阳辐射聚焦到集热管中，并将多个槽形抛物面聚光集热器经过串并联组合构成聚光集热系统，以此吸收太阳辐射能，产生过热蒸汽驱动发电机组发电。槽式技术的优点在于聚光与集热系统部件简单、能量收集跟踪控制简便，但其聚光较低、散热面积较大，从而导致光热转化效率和系统工作温度较低。
塔式发电技术是一种集中型光热发电技术。通过将成千上万台定日镜布局成圆周形，并在镜场中心安置一座几百米高的吸热塔。定日镜包含安装在钢结构支架上的反射镜，以及俯仰角和回转角的跟踪驱动。定日镜场独立跟踪太阳光，将太阳光聚集到吸热塔顶部的接收器中以产生高温，加热传热介质（如液态或气态），传递给水或其他工作流体产生高温高压蒸汽，带动汽轮机做功发电。塔式系统中，传储能介质可以是导热油、空气或者是直接加入水蒸汽的熔盐。塔式系统的优点是聚光倍数高、光热转化效率高、热量传递路径短，非常适合大规模、大容量的商业化应用。
## 光热发电的国内外市场现状
光热发电技术在全球范围内已经掀起了新的投资和建设热潮，并且不断有新的市场加入，全球太阳能光热发电总装机规模持续上升，世界各国宣布建设的光热装机规模爆发式增长，太阳能光热发电行业呈现出一派蓬勃发展的繁荣景象。
根据国际可再生能源机构（IRENA）的数据，截至2021年底，全球光热发电装机容量达到了8.4GW，其中美国、西班牙、中国、摩洛哥和智利是前五大光热发电国家，分别占据了全球光热发电装机容量的29.8%、23.9%、14.3%、9.5%和7.1%。从技术路线来看，槽式技术占据了全球光热发电装机容量的77%，塔式技术占据了20%，碟式和线性菲涅尔式技术占据了3%。
在国内市场方面，我国正处于前期准备/可研/备案阶段的光热项目合计装机规模达到了2300MW，招投标项目规模1005MW，在建项目规模2695MW，在建规模为已投运规模589MW的4.6倍，光热发展大大提速。我国光热发电项目主要分布在青海、甘肃、新疆、宁夏等西部地区，其中青海是我国最大的光热发电基地，拥有超过50%的在建和已投运项目。从技术路线来看，我国采用塔式技术较多，占据了63%，槽式技术占据了26%，碟式和线性菲涅尔式技术占据了11%。
## 光热发电的政策支持
政策是推动光热发电产业发展的重要因素之一。近年来，我国政府出台了一系列政策措施，支持和引导光热发电的技术创新和产业化发展。主要包括以下几个方面：
制定并实施《可再生能源法》《能源法》《清洁能源消纳行动计划（2018-2020年）》等法律法规和规划文件，为光热发电产业提供了法律保障和战略指引。
确定并执行《关于开展第一批20个太阳能光热示范项目有关工作的通知》《关于开展第二批35个太阳能光热示范项目有关工作的通知》等文件，确定了55个太阳能光热示范项目名单，并给予每度1.15元的补贴价格。
发布《关于促进风力、光伏发电、光热发电平价上网的通知》等文件，明确了光热发电平价上网的条件和要求，为光热发电降低成本和提高竞争力提供了政策支持。
出台《关于加快推进可再生能源消纳的指导意见》等文件，加强了可再生能源消纳的规划、建设、运行和监管，为光热发电提供了稳定的市场需求。
实施《国家重点研发计划——新能源与智能网专项》等科技项目，加大了对光热发电技术创新的投入和支持，为光热发电提高技术水平和降低技术风险提供了科技保障。
光热发电的成本下降
成本是影响光热发电产业竞争力的重要因素之一。近年来，随着技术进步、规模效应、市场竞争等因素的作用，光热发电的成本不断下降，逐渐接近或达到平价上网水平。根据国际能源署（IEA）的数据，2010-2020年期间，全球光热发电的平均水平化成本（LCOE）下降了约50%，从0.28美元/千瓦时降至0.14美元/千瓦时。预计到2030年，全球光热发电的LCOE将进一步下降至0.06-0.09美元/千瓦时。
在国内市场方面，根据中国可再生能源学会（CRES）发布的《中国可再生能源价格监测报告（2021年第三季度）》显示，2021年第三季度，我国光热发电项目的平均LCOE为0.67元/千瓦时，较2020年第四季度下降了2.9%。预计到2025年，我国光热发电项目的LCOE将下降至0.4-0.5元/千瓦时。
光热发电的技术创新
技术是推动光热发电产业提升效率和质量的重要因素之一。近年来，我国在光热发电领域取得了一系列技术创新成果，提高了光热发电的技术水平和竞争力。主要包括以下几个方面：
聚光技术创新。我国在聚光器的设计、制造、安装、调试、跟踪等方面取得了突破，如开发了具有自主知识产权的高精度定日镜跟踪控制系统、高效率槽式抛物面聚光器等，提高了聚光器的性能和可靠性。
接收器技术创新。我国在接收器的材料、结构、工艺等方面取得了突破，如开发了具有自主知识产权的高温高压熔盐接收器、高效率空气接收器等，提高了接收器的效率和稳定性。
储能技术创新。我国在储能介质、储能装置、储能系统等方面取得了突破，如开发了具有自主知识产权的低成本高性能熔盐储能介质、大容量高效率熔盐储能装置等，提高了储能的性价比和灵活性。
系统集成技术创新。我国在光热发电系统的设计、建设、运行、维护等方面取得了突破，如开发了具有自主知识产权的光热发电系统优化设计软件、光热发电系统智能运维平台等，提高了光热发电系统的整体性能和可靠性。
光热发电的发展前景
展望未来，我国光热发电产业将迎来更广阔的发展空间和更美好的发展前景。主要原因有以下几点：
碳达峰碳中和目标的推动。我国已经明确提出到2030年前实现碳达峰、到2060年前实现碳中和的目标，并制定了相应的行动方案和措施。这将为清洁能源的发展提供强大的政策驱动和市场需求，为光热发电提供巨大的机遇和空间。
技术进步和成本下降的促进。随着科技创新水平不断提升，光热发电技术将不断完善和优化，提高光热转化效率和系统可靠性，降低技术风险和运维成本。同时，随着规模效应和市场竞争的作用，光热发电成本将不断下降，逐渐实现平价上网或甚至低于火电价格，提高光热发电的经济性和竞争力。
应用领域和形式的拓展。随着经济社会发展和消费结构升级，对清洁能源的需求将更加多样化和个性化。这将要求光热发电不仅要满足传统的大规模集中式供电需求，还要适应分布式供电、多能互补、综合利用等新型应用形式，拓展更多的应用领域和市场空间。
综上所述，2023年中国光热发电产业呈现出政策支持、市场活跃、技术创新、成本下降等良好的发展态势，为实现碳达峰碳中和目标，为推动清洁能源转型，为保障国家能源安全和生态文明建设，做出了重要贡献。预计未来几年，我国光热发电产业将保持稳定的增长势头，成为我国可再生能源的重要组成部分。
