2050年，CSP技术的潜在影响

全球范围内的太阳能辐射潜力几乎是无限的。撒哈拉沙漠中1%的太阳辐射如果能够被CSP系统使用，就可以满足目前全球的电力需求。但是即使在欧洲CSP的潜能估计只有1500TW·h/a多点，主要集中在西班牙，意大利和希腊，包括地中海群岛。这些数字仅仅考虑了那些未使用的、没有受到保护的、没有因为水文或地貌标准而被淘汰掉的平坦区域，而且直接辐射水平在2000kW·h·m²/a。它大约是水电潜力的3倍，与欧洲的风能潜力相似（陆地和海上）。后面将会讨论从北非进口的太阳能电力，它的潜能几乎是无限的（见图10.9）。基于这些例子可以推断出，太阳能资源足够可以通过CSP系统来提供全球的大部分电力要求。

图10.9 2002年地中海地区的直接正常辐射潜能

（来源：来自卫星数据^[8]）

假设成本的降低值如先前讨论的一样，很明显在全球安装容量达到20～25GW_el后，在太阳辐射高国家传播这种技术将不再受到太阳能电力成本高的约束。但问题是20～25GW_el的容量多快才能安装完成，以及什么时候成本才能有竞争力等一系列问题仍旧没法回答。对不同机构所设想的不同方案进行了总结，如图10.10所示。因此，真正约束CSP增长的因素是在适当的时候是否有足够的有效市场条件来完成20～25GW_el的安装。与大多数的可再生能源技术相同，需要如同目前西班牙实施的强制上网之类的措施来触发项目的开发活动、电厂建设以及建造其他关键部件的制造设备，以及以成本为目标的研发。安装容量达到5GW_el后，产生的成本下降有望能打开第一个没有补贴的利基市场。目前全球很多国家都在制定相似的激励计划，因此所述的方案都有可能得到实施。

图10.10 根据不同方案的CSP的增长比例

到2020～2025年，全球CSP电厂20GW_el的安装容量可等效为100TW·h/a。尽管这在全球总的能量经济中很微不足道，但是它对实现成本竞争力是非常重要的，因此能够打开很多新的市场机会。这是一个确保在阳光充足的国家有一个连续、快速增长率的先决条件，而且能够对全球电力消耗做出重要贡献。

有关在中东地区和北非地区的未来能源结构的MED-CSP方案对CSP的作用进行了详细研究^[8]。研究结果如图10.11（插图3）所示：从2000年到2050年对电力的需求量有望增长六倍。2030年后，化石燃料的份额将会明显减少，而CSP的作用会显著增加。到2050年，这一地区的CSP电力的份额将有望超过60%。甚至，这一时期越来越多的CSP电力有望被出口到欧洲。

图10.11 中东和北美地区的用于电力生产的能源结构

（来源：MED-CSP研究^[8]）

这个方案需要对欧洲、中东和北非（EUMENA）的电网实行联网。传统的电网无法进行长距离的电力传输。因此，需要将传统交流（AC）电网和商业可行的高压直流（HVDC）传输技术相结合，用来完成以可再生能源发电为主化石燃料发电作为后备的跨欧洲电力方案，如图10.12（插图4）所示。这种技术潜在的优点已经在TRANS-CSP研究中进行了详细的研究^[9]，结果如图10.13（插图5）所示。(www.xing528.com)

●一个由可再生能源为主化石燃料为辅的均衡结构可以为欧洲提供持续的、有竞争力的以及安全的电力。整个欧洲区域，据报道2000年TRANS-CSP在可再生电力中的份额占20%，到2050年将达到80%。必须有一个高效的备用基础设施对可再生能源电力结构做出补充，可以按需求由灵活的天然气发电的调峰电厂提供可靠容量，也可采用高效HVDC电网设施将最佳生产中心的可再生能源分配到主要需求中心。

●从现在开始15年的时间内，与平稳的战略相比，可持续能源结构的变化会导致更少的电力生产成本。成本逐渐上升的进口燃料将越来越多地被可再生的、大部分是本国的新能源所替代。如果能及时建立一个合适的政策和法律机制，那么到2020年，化石燃料价格上升带来的负面的社会经济影响将有可能逆转。像德国或西班牙的强制入网政策对可再生能源的市场引进来说是非常有效的手段。如果随后关税的增加量将减小为零，那么它们就可以被看成是政府投资而不是补贴。

●位于中东和北非的聚光太阳能发电站发出的太阳能电力通过高压直流传输技术输送到欧洲，这些太阳能电力可以为基本负荷、中等及峰值功率提供可靠容量，有效补充欧洲电力资源。2020～2050年之间，刚开始传输的太阳能电力为60TW·h/a，随后到2050年能够提高到700TW·h/a。中东和北非地区的高强度太阳辐射以及10%～15%的低传输损耗可以产生一个相当有竞争力的太阳能电力成本，约为5欧分/（kW·h）。

●比起2000年，目前二氧化碳的排放量可以将少到25%。欧洲大陆1%的面积将用于这样的电力结构，这与目前物流所用的土地大小相同。

图10.12 使用HVDC电力传输技术作为‘电力高速公路’ 以补充常规AC电网的EUMENA主干网视图^[9-10]

欧洲对MENA可再生能源市场引进的支持可以减轻化石燃料资源因该地区经济增长引起的不断增加的压力，进而间接确保了化石燃料在欧洲的供应。可以通过可再生能源合作伙伴关系以及EUMENA的可再生能源公共自由贸易区来推动EUMENA必要的政治进程，最终形成一个保证能源、水和气候安全的团体。

总之，可以说，在2030年之后由于低成本的电力及调度技术，阳光照射充足的国家CSP的影响将会变得相当重要。但是即使光照不充足的地区，如果能及时建立HVDC电网基础设施，CSP也能够以最小的能源价格对二氧化碳的减排做出很重要的贡献。

然而，如果第一个5GW_el工程的安装是通过诸如西班牙提出的那种公共奖励措施所推动，这些设想才能变得现实的话，那么必须同步加强研发以确保完成新技术学习。

图10.13 欧洲电力生产的能源结构