“光热发电”是什么

应对全球气候危机，实现温室气体的净零排放，“碳中和”目标正促使各国朝着绿色、零碳经济转型。氢能是清洁能源的表现形式之一，由于“绿氢”产自可再生能源，因其具有的从生产到使用的零碳排放优势而备受青睐。

在智利最南端的麦哲伦省，立足于当地丰富的风能资源，西门子能源携手多个合作伙伴共同打造了“Haru Oni”项目，创新了绿氢生产与应用的场景，即利用可再生能源生产气候中立的合成燃料，这不仅能为高碳排放的交通运输行业提供清洁燃料，也将为可再生能源丰富的地区提供清洁能源输出提供巨大商机。

西门子能源首席执行官克里斯蒂安·布鲁赫博士（Christian Bruch）表示，“可再生能源将不仅在有市场需求的地方生产。风能、太阳能等自然资源丰富的地区也将成为可再生能源的产地。因此，新的供应链将在世界各地兴起，支持可再生能源在地区间的运输。”

西门子能源股份公司新能源业务全球首席战略官兼新能源亚太区业务负责人赵作智博士在接受采访时表示，重要行业如交通运输、工业等的??深度脱碳离不开绿氢的使用。未来，氢能在储能和运输方面将扮演越来越重要的角色。

可再生能源的全球化分配

氢气作为能源载体，将在全球能源转型中与电力互为补充。电解水制氢被认为是未来制氢的发展方向，尤其是利用可再生能源电解水制氢。

目前传统的制氢模式，不管是“灰氢”还是“蓝氢”，它们的生产还是使用过程，都存在着高碳排的问题。当电解水制氢过程中使用的电力完全来自风能、太阳能、水能或地热发电等可再生能源时，其产生的氢气才能被称为“绿氢”。

数据显示，2020年，全球交通运输行业二氧化碳排放量高达排放量达到88亿吨，仅次于能源、工业成为第三大碳排放源头，尤其是公路运输占比较高。因此，在二氧化碳减排面临挑战的领域，比如交通运输、炼油和钢铁等行业，绿氢将助力其实现深度去碳化。

“Haru Oni”项目依托智利的风能优势，通过电解槽利用风电将水分解为氢气与氧气，然后利用从空气中捕获二氧化碳与绿氢结合，制取合成燃料。在这个过程中，西门子能源灵活高效的质子交换膜（PEM）电解技术，由于其具有的快速启停，在极短时间达到满载运行的优势，能够很好的解决风能的不稳定性问题。

未来，由绿氢制成的合成燃料，将有着广阔的新应用领域。与传统化石燃料相比，合成燃料的碳足迹显著降低，基于合成燃料的绿色产品，将成为运输、交通或供暖部门深度脱碳的有力选择。

据了解，“Haru Oni”试点项目是全球首个工业级综合性合成清洁燃料商业工厂。预计最早在2022年，工厂将完成第一阶段试点，年产约13万升合成清洁燃料。根据项目规划，，将在2024年和2026年分别实现5500万升和5.5亿升的年产量目标。

智利享有风力发电的优越气候条件，且电力成本低，具备面向全球市场生产、出口以及在本地应用绿氢的巨大潜力。“Haru Oni”项目产生的经济效益，不仅可以促进可再生能源丰富的地区经济增长，也能通过清洁能源传输机制，令工业国家受益于更加多元化的绿色能源供应和稳定的能源成本，实现双赢的局面。

2021年5月，西门子能源启动了中东和北非地区首个工业级太阳能驱动的绿色氢能生产设施，利用太阳能园区的日光太阳能，该项目能够在1.25MWe的峰值功率下，每小时生产大约20.5公斤的氢气。

该试点项目展示了从太阳能制绿氢到氢气的存储和再电气化。这套系统可以为可再生能源的生产提供缓冲，既可用于针对需求增加的快速响应，也支持长期存储。在该地区太阳能光伏发电和风力发电成本低廉的背景下，氢气有望成为未来能源组合中的关键燃料，并有可能为拥有丰富可再生能源资源的地区带来能源出口的机会。

根据国际氢能委员会预计，到2050年，氢能将承担全球18%的能源终端需求，创造超过2.5万亿美元的市场价值，燃料电池 汽车 将占据全球车辆的20%~25%，每年为交通运输行业贡献至少三分之一的碳减排。

西门子能源正在通过构建电能多元化转化系统（Power-to-X）的基础设施帮助客户实现其去碳化目标，并为全球范围内的跨行业去碳化做出贡献。西门子能源拥有面向可持续的、零碳排放的能源供应所有核心技术，从可再生能源、高效燃气电厂，到输配电和低碳的能源工业应用关键设备和解决方案，再到高效的电解水制氢解决方案。

在中国实施首个兆瓦级绿色制氢项目

氢能产业在整个能源行业的地位已逐渐提高。截至2021年初，全球已有30多个国家发布氢能产业发展路线图。日本和欧盟均已公布氢能战略，对2030年和2050年的绿氢产量和氢能源 汽车 的普及率提出具体目标。

去年，国务院办公厅及国家能源局等颁布了《新能源 汽车 产业发展规划（2021-2035年）》《关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见（征求意见稿）》等支持政策，鼓励推广绿氢、分布式能源、燃料电池等重点技术的研发和商业应用，氢能产业将迈入商业化和规模化发展的新阶段。

推广绿氢使用的一大难点在于如何降低成本。对此，赵作智博士以光伏发电成本下降举例对照，一是技术的创新突破，二是规模化应用的效应。“将需求端培养起来以后，能够有效拉动供给端，规模化效应就起来了。”他认为，绿氢的成本在于电解槽设备和用电成本，其中，可再生能源产生的绿电成本高低，以及设备的利用小时数，是最大的影响因素。

今年4月，BloombergNEF发布的氢能平价更新报告，建模预测了15~28个国家未来的绿氢降本路线，表示到2050年绿氢价格将低于天然气、灰氢和蓝氢，届时，绿氢成本将较现在降低85%，低于1美元/千克。报告同时表示，到2030年，从成本上来讲蓝氢项目的必要性将大大降低了。受益于光伏成本的大幅降低，未来绿氢降本有望提速。

在碳达峰、碳中和目标的推动下，广东、上海、浙江、江苏、山东等30个省份将氢能写入“十四五”发展规划，总产值规模将达近万亿元。此外，北京、河北、四川等省份还纷纷出台了氢能产业发展实施方案。

对于国内氢能市场的发展，赵作智博士表示，“中国是很好的一块土壤，我们有政策、有资本，也有??各行各业，一些领军企业也有意愿去尝试一些新技术，有资金、有人才、有市场，未来，随着技术的进步，绿氢的发展潜力十分巨大。”

据了解，西门子能源专注于三大领域的技术创新，一个是低碳或零碳的发电；第二是低碳环保的输电；第三是针对工业领域的去碳化，尤其是油气、化工、造纸等能源密集型行业。

赵作智博士透露，目前，西门子能源在国内布局，主要是通过和领军企业合作，发挥各自优势降低成本，推进技术应用。在实现双碳目标的背景下，业内遵循着需求拉动供给的规律，以技术解决方案节能降本，推动应用规模化的形成。

2019年9月，西门子与国家电力投资集团（“国家电投”）签署《绿色氢能发展和综合利用合作谅解备忘录》。双方计划进一步拓展绿色氢能项目的合作。

2020年8月，西门子能源与中国电力国际发展有限公司（下称“中国电力”）旗下的北京绿氢 科技 发展有限公司签署协议，为中国电力氢能创新产业园提供一套橇装式质子交换膜（PEM）纯水电解制氢系统“Silyzer 200”。这一项目所在的北京市延庆区是将于2022年举行的大型 体育 赛事的三大赛区之一。西门子能源的绿色制氢解决方案将帮助确保赛事期间和赛后的公共交通运营所需的氢能供应。

据介绍，这是西门子能源在中国实施的首个兆瓦级别绿色制氢项目，设备已经运达现场，在安装调试后将很快投入运营。作为该制氢-加氢一体化能源服务站的核心设备，西门子能源提供的PEM纯水电解制氢系统Silyzer 200能够以高能量密度和运行效率实现工业规模的高品质氢气生产。此外，该制氢系统具有快速响应能力，带压启动至稳定运行时间不超过1分钟，并可直接与可再生能源耦合。

展望未来发展，“绿氢方面，我认为中国会引领整个世界。现在领先的是中国和欧洲，这两个市场有他们自身得天独厚的地方，两边一起来、两家火车头一起拉动，这也符合一个整个中欧合作的一个大框架。”赵作智博士说。

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★   浙江中控太阳能技术有限公司太阳能“热发电”值得关注！

     该发电技术不同于太阳能“光伏”发电（光直接转换为电），太阳能“热发电”采用全天候随动驱动定日镜实现聚焦阳光加热工质（水、熔融盐或者控制）产生蒸汽，并通过汽轮机带动发电机发电。

     目前世界上太阳能热发电技术通常采用塔式、槽式、碟式、线性菲涅尔等聚光集热发电技术方案，而中控太阳能技术有限公司通过几年研究和工程技术攻关，实现了具有自主知识产权的模块化太阳能塔式热发电独特解决方案，并且实现国内相关主装备（镜场、驱动、电机、吸热器、汽轮机等）国产化，真正具有商业化运行能力。该解决方案与传统技术方案相比其他技术具有明显的优势：

※ 镜场光能集热方案：具有光效率高和成本低的特点，但是其控制和精度技术一直是难点。中控太阳能开发了跨世纪革命性的高精度镜场控制和追踪系统，并且申请了多项发明专利。

※ 模块化配置方案：大大降低了设计成本和非标生产成本高的问题。每个模块约合10MWe，3.6万面定日镜，1个标准化圆柱形吸热器，位于一个标准风电塔顶部。所有模块采用同一设计，这样使定日镜的每个部件如五金、电机、精密机械、控制模块、吸热器的工厂化生产和标准化生产成为可能，并大大降低了成本。

※ 熔融盐蓄热系统：中控太阳能方案提供的蓄热系统是塔式小镜方案全球首个采用熔融盐为工质，并能提供灵活蓄热发电的方案。5-6个以上模块共用一个熔融盐蓄热和交换系统，并采用一个5万千瓦汽轮机发电系统。这样的配置可以保障电力的稳定输出。

※ 先进的设计理念：降低单位成本、成熟的技术来降低风险。中控太阳能始终坚持使用最先进的设计理念、软件替代钢铁、标准化通用部件；工厂化生产来设计镜场，使镜场成本降低到最低。所有热工方案均采用传统成熟技术和工程案例验证过的技术，降低了产品化风险。

     从设计开始，方案既保证了低成本同时也降低了技术风险，使目前提供的第一代太阳能热发电系统具有目前市场最低的建造成本和最低的实施风险以及最短的建设速度。

太阳能热发电具有非常强的与现有火电站及电网系统的相容性优势，可充分利用已有火电领域的工业生产能力及设计运行经验，受到世界多个国家的高度重视。根据国际能源署的最新报告，预测2050年太阳能热发电将提供全球11％电力，成本为目前20-25％。

自从进入10月份以来，全国各地都进入了用电荒，现在整个欧洲地区包括全世界也属于电力紧缺时期，无论是欧洲的抢气大战还是英国的用电荒问题，都让很多人对于电力供应产生了很多疑问，认为现在的电力供应出现了一些问题，而且因为煤炭导致环境污染，很多国家不再使用火力发电而去采取清洁能源发电，但是这种发电方式满足不了现在的工业需要因此出现。

电力短缺问题对于这个问题就有很多人去思考，为何不去发展核能发电，不仅可以解决用电紧张问题，而且也不会对环境产生破坏，这也是一种解决问题的办法。核电的优势和缺点下面来简单分析一下，为什么不去大力发展核电？

首先自己上网做了一个数据对比，如果按照同等发电量的发电厂，一年需要的燃煤是300万吨，那么一个核电站只需要30吨的核燃料，就可以完成同样的发电量，对比火力核电站具有无与伦比的优势。

火力发电厂通过燃煤进行发电，不仅会释放二氧化碳等有毒气体，而且还会产生灰尘。不仅会对环境造成严重的破坏，最主要的是煤炭是不可再生资源，对于以后的发展是非常不利的经过一百多年的发展，现在全球温室效应变得越来越严重，这也是很多国家被迫关闭火力发电厂，采用清洁能源发电的主要原因。

虽然核电站比火力发电厂更能节省资源，而且也有很多的优势，但是现实生活中的一些客观性因素制约了核电站的发展，主要有以下3点。

首先核电站的建设必须要用大量的水来进行冷却。核电站在进行工作时必须要用水进行降温，如果核电站建立在离水源比较远的地方，那么核电站的运营成本就会很高，最终导致入不敷出，面临项目破产的情况，因此很多国家在建设核电站的时候，往往都会在沿海沿湖地区进行修建，甚至法国为了修建核电站专门修起了一个大坝，以保障核电站的用水问题。

其次，核电站安全问题很难被人们接受。在我们人类历史上，曾经多次发生过核泄漏事故，不仅给周围的环境带来了严重破坏，而且还带有强烈的核辐射，一般普通居民根本不了解核电站的运行机制，并不知道核电站的运行是安全的，当听说自己的居住地要建核电站的时候，很多人是反对的，所以核电站的辐射安全问题一般普通人很难接受，这也是核电站建设当中的一个最大难题。

最后就是核废料处理问题。当核燃料使用完毕之后，往往就会选择处理封箱保存。因为现在每个国家对于核废料处理标准和手法都是不一样的，一旦核废料不小心泄露也会造成严重的生态危机，这也是很多国家想要发展核电站却不敢发展的制约因素。

不过在“十四五”规划当中，国家已经明确指出将有序稳步推进沿海核电站工程的建设，在这一点上国家已经充分认识到核电的重要性，因此，在不久将来，核电将会作为国家战略工程往前推进。

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太阳能光热发电的原理是，通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置，利用太阳能加热收集装置内的传热介质（液体或气体），再加热水形成蒸汽带动或者直接带动发电机发电。

目前，国际上最大的商业化太阳能热塔式发电站是西班牙PS10，装机容量为11MWe，在建的最大太阳能热塔式发电站是西班牙PS20，装机容量为20MWe。2007、2008两年，世界上太阳能热发电的在建装机容量是07年之前20年的8倍，太阳能热发电技术已经进入快速发展时期。太阳能热发电一次投资为2,500-2,900美元/kW，太阳能热发电年效率可达15% -20%，发电成本15美分/kWh。随着技术和规模的发展，有望在2020年其发电成本达到4美分/kWh左右。