CSP系统的成本下降与创新潜力

新技术长期成本下降潜力的估算相当复杂，尤其是要同时考虑几种不同技术时。一种基于学习经验曲线的方法已经被证明很适用于描述许多大规模生产的产品成本的降低，例如从汽车到涡轮机、洗衣机和其他产品。这种方法定义了一个增长率用来衡量相关产品在产量翻倍时成本的降低情况。对大多数产品来说，这种增长率可以达到70%～95%。在过去的30年里，光伏电池（PV）中这种增长率通常在81%左右^[5]。因为CSP系统的商业经验仍然是相对有限的，所以用来估算CSP系统增长率的数据还不足。针对不同的子系统提出了一种粗略估计这些系数的捷径。很显然，与功率模块相比，收集器/接收器需要用到的计算方法是不一样的，因为功率模块期望的成本降低幅度可能非常有限。CSP电厂的功率模块与化石燃料电厂只有轻微的不同，而化石燃料所使用的功率模块已经有100多年运行经验，因此一般不考虑增加CSP电厂的容量。一个更好的或者更标准化集成的太阳能场可能会轻微地降低成本，所以建议学习系数取0.98。收集器/接收器和存储系统由常规物质构成，主要包括玻璃、钢和混凝土，对这些材料的组合可以进行技术优化，所以提出学习系数取0.9作为保守估计值。

除了这些通过改进各部件的制造而获得的用来描述成本降低的数据外，还有以下四个因素与系统整体成本降低有关：

●在未来使用更高的温度使系统性能得到提升；

●更大的低成本储能系统（见引言）；

●更大容量的电厂（50～300MW_el）；

●通过使用更加可靠的部件和更高的自动化程度以降低设备运行和维护成本。

用一个模型来总结这些影响因素就形成了一个具体的CSP电厂的投资成本预测曲线，它是所安装的峰值容量的函数，如图10.8所示。峰值容量在这里定义为一个没有储能系统的CSP电厂与那些有储能系统的电厂生产同等数量电能的等效容量。这个图表很有用，因为不同年度成本降低的能力（通过增加更多的太阳能收集器和储能器件到功率模块中）不能用一个单一的图表描述。图10.8所示的SEGS经验很适合这个方法。额外安装5000MW_el的容量将使目前的投资成本减半。为了将具体的投资成本转化为电力成本，必须进一步假设太阳的辐射以及项目融资成本，最终成本范围通常为7～10欧分/kW·h。基于以上分析，在安装容量超过20GW后成本为5～7欧分/kW·h，这在无二氧化碳排放的大批量电力生产中具有全面的竞争力。

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图10.8 根据运行经验估算的CSP系统的具体投资成本

当采用学习曲线方案来估计成本的降低潜力以及采用市场激励来实现与常规电厂的全面竞争时，它们都没有提供可能导致成本降低的具体新方法。最近有关成本降低的研究已经指出CSP系统有将近一半的成本降低潜力来自于更大的发电厂规模和大量出售的电能，另外的一半来自技术创新^[6]。一份由欧洲CSP研究机构进行的被称为欧洲聚光型太阳能热发展蓝图（ECOSTAR）的研究，旨在对已有的技术方法以及对应的技术改进措施的选择进行概述，这些技术改进是为降低成本所采取的进一步研究开发活动^[7]。这项研究确定了主要成本降低潜力可以通过以下方面来实现：

●修改机构，应用新材料和简化聚光器；

●将数小时满负荷的热量存储与新的存储材料和先进的存储/释放的方法相结合；

●CRS饱和蒸汽厂高温或过热循环的深入研发。

以抛物槽系统中直接使用水/蒸汽来取代在收集器中热油为例进行了讨论。这种方法不仅可以节约昂贵的石油，而且可以通过直接太阳能蒸汽发电（DSG）克服它的温度限制。此外，不需要油/蒸汽热交换器。这样可以节省成本、减少热量损失和泵消耗的功率。与现在的抛物槽发电系统相比，一个带有先进接收装置和储能技术的容量为50MW_el的DSG电厂能够降低35%的成本。此外，通过对大型发电厂进行规模化的成本减低措施以及采用大规模发电产生的效果可以使成本降低到目前成本的35%～45%^[6]。这些数字与基于上述学习经验估计的成本保持很好的一致性。其他的CSP方法也可以得出同样的结果。