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光热作为发电、储能资源都具备明显优势,国内在建光热发电项目总装机容量超4.5GW

发布时间:2024-02-19  来源:立鼎产业研究网  点击量: 314 

光热发电利用大量反射镜将太阳直射光聚集起来,加热工质并进行存储,再利用高温工质产生的高温高压蒸汽,驱动汽轮发电机组发电。由于大规模储热系统存在,光热发电可以连续、稳定、可调度的高品质电力输出,因而可以在电力系统中承担基础负荷、调峰负荷的作用,从而实现高比例可再生能源目标。光热发电站一般由集热系统、储热系统、蒸汽产生系统及发电装置组成。

光热发电系统组成示意


资料来源:CNKI

光热作为发电资源、储能资源都具备明显优势。

发电:与光伏相比,光热发电更加容易并网且可以实现有效调峰。根据欧洲太阳能热发电协会主席LuisCrespo博士,光热发电技术是唯一可同时实现友好并网与有效调峰的可再生能源发电技术。光热发电和火力发电的原理基本相同,后端技术设备一致,最大的差别是发电所用热源不同,因此光热发电电能质量优良,可直接无障碍并网。此外,光热发电系统可以通过增加储热单元与常规火电联合运行改善出力特性,电力具有可调节性,白天可将多余热量储存,晚间再用储存的热量释放发电,实现连续供电,保证电流稳定,避免了光伏发电与风力发电以解决的入网调峰问题。

光热发电与光伏发电的区别


资料来源:国家太阳能光热产业技术创新战略联盟

储能:光热熔盐储能优势明显,更加适配风光大基地建设。光热发电系统包括太阳能集热、传储热、发电三大模块,其中传储热模块即为熔盐储能,作为长时储能方式,熔盐储能具备显著的优势:1)储能规模较大,熔盐储能的规模通常在几十兆瓦到几百兆瓦之间,属于大容量存储;2)储能时间长,熔盐储能的存储时间可达到10小时以上;3)适配风光大基地建设,我国风光大基地建设集中于沙漠、戈壁、荒漠地区,这些区域干旱且平坦,不具备开展抽水蓄能、空气压缩储能等项目的地质条件,而熔盐储能以光热电站的形式建设,既可以有效利用太阳能资源,也可在恶劣环境中稳定运行,同时满足储能大容量、长时长的需求。

各类储能对比


资料来源:中国储能网

光热发电包括塔式、槽式、碟式、线性菲涅尔式四大类型,塔式、槽式技术成熟、占比较高。

1)塔式光热发电:驱动排列有序的大规模定日镜实时跟踪太阳,将太阳光聚焦到位于高塔顶部的吸热器,通过高温熔盐储存热能,并加热工质产生高温高压蒸汽,通过汽轮机带动发电机发电。具有聚光倍数高、蒸汽参数高和发电效率高等特点,适合大规模和大容量的商业化应用。

2)槽式光热发电:利用抛物面的光学聚焦原理,将平行于槽形抛物面主轴线的太阳辐射聚焦到集热管,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,吸收太阳辐射能产生过热蒸汽驱动发电机组发电。槽式光热技术成熟,在国内外已建成的光热项目中数量最多,但由于其使用导热油作为吸热工质,光电效率较低。

3)碟式光热发电::采用点聚焦方式,通过旋转抛物面将太阳光汇聚于一点,通过碟型抛物面反射镜将太阳光反射聚焦到接收器上,产生的热能通过安装在焦点处的斯特林机推动热动力发电机组发电。具有较高发电效率,具有寿命长、综合效率高、运行灵活性强等特点,但单机规模受到限制,规模化造价昂贵,目前处于研究试运阶段。

4)线性菲涅尔式光热发电:线性菲涅尔式聚光系统由抛物面式聚光系统演化而来,工作原理与槽式光热发电相似,不同的是线性菲涅尔镜面布置无需保持抛物面形状,太阳直射辐射通过一次平面反射镜聚焦到塔杆顶后经二次反射镜到线性集热器上,增加了系统可靠性,同时也极大地降低了反射镜的加工难度和成本。

4种光热发电技术特点


资料来源:CNKI

我国光热发电以塔式为主,国外以槽式为主。根据国家太阳能光热产业技术创新战略联盟,截至2022年底,我国太阳能热发电累计装机容量为588MW,在全球太阳能热发电累计装机容量中占比8.3%,其中塔式占比63.1%,槽式占比25.5%,线菲式占比11.4%2022年底,全球太阳能热发电累计装机容量约7050MW,其中槽式占比约77%,塔式占比约20%,线菲式占比约3%,与我国光热发电结构差异较大,主要原因是槽式是全球最早实现商业化应用的技术,美国早于1984-1990年期间先后投运了9座不同容量的槽式光热电站,总容量达354MW2022年西班牙、美国太阳能热发电装机容量分别为2300MW1837MW,其中槽式技术占比分别为97%71.8%,而我国光热发展较晚,因此以塔式技术为主。

我国光热发电累计装机容量(单位:MW


资料来源:《中国太阳能热发电行业蓝皮书 2022

全球主要国家和地区太阳能热发电聚光形式占比


资料来源:《中国太阳能热发电行业蓝皮书 2022

我国太阳能热发电累计装机中聚光形式占比


资料来源:《中国太阳能热发电行业蓝皮书 2022

我国在建光热发电项目超总装机容量超4.5GW,年市场空间接近500亿。根据能源电力说统计,2022年我国光热发电规划、签约、在建项目总装机容量共计超过4.5GW;从地域看来,光热项目多集中于新疆、西藏、青海、甘肃等西部区域;从项目类型来看,绝大多数光热项目与光伏项目配套建设。政策层面,国家能源局发布《国家能源局综合司关于推动光热发电规模化发展有关事项的通知》中提出力争“十四五”期间,全国光热发电每年新增开工规模达到3GW左右。参考首航高科签订的《三峡能源青海格尔木100MW光热项目EPC总承包合同》,100MW光热项目建设总投资达16.48亿元,据此计算我国光热项目建设市场空间达494.4亿元。

我国光热发电规划、签约、在建项目


资料来源:能源电力说

储热系统年投资额有望超80亿元。参考《中国太阳能热发电行业蓝皮书2022》,12小时储热100MW塔式太阳能热发电站的总投资在25~30亿元之间,按照功能划分,电站投资主要集中在聚光系统、吸热系统、储热系统、蒸汽发生系统,热力系统等方面,其中聚光系统占总体投资额的51.4%,储热系统占总体投资额的15.8%100MW储热10小时槽式光热电站总投资约为28亿元,其中集热系统占比51.9%,储热系统占比18.1%;据此预测我国光热电站储热系统年投资额或将到约81.0亿元。

 


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