在多元化的电力调节市场中,火力调节、抽水蓄能、电化学、光热发电、氢能以及压缩空气等技术路线各自展现其独特优势。其中,光热发电技术凭借其双重功能——既可作为调峰电源,又具备储能能力——而脱颖而出。这一特性使得光热发电能够利用新能源进行调节,并为新能源提供有力支撑。
光热发电项目被归类为可再生能源发电并网项目,它在新型电力系统中发挥着至关重要的作用,被誉为支撑电力系统的“压舱石”。
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塔式光热发电系统图示:
光热发电行业概览
光热发电是一种利用太阳能热量进行发电的技术。其工作原理在于,通过聚光系统将太阳光聚焦至吸热器,进而产生高温热能。
这些热能会被储存在熔盐储罐中,随后通过换热系统与水进行热交换,生成高温高压蒸汽来驱动汽轮机组进行发电。
光热发电与熔盐储热的结合,不仅赋予了它发电的能力,还使其具备了长时间储能的特性。与依赖实时条件的风电和光伏相比,光热发电的输出更为稳定且连续可调,展现出了巨大的发展潜力。
根据CCER方法学的规定,合格的光热项目必须是独立的并网光热发电项目,或者是“光热+”一体化项目中的并网光热发电部分。
这些一体化项目是指光热与风电、光伏等多能源组合的多能互补发电项目。此外,并网光热发电部分的上网电量应能够单独进行计量。
根据生态环境部的相关说明,并网光热发电项目通过将太阳能转换为热能来替代化石能源发电,从而避免了项目所在区域电网的其他并网发电厂(包括可能的新建发电厂)发电时产生的温室气体排放。
这类项目集绿色发电、储能和调峰电源等多重功能于一身,能够安全、高效、长时间地储存能量并稳定供应。它们为电力系统提供了长周期的调峰能力和转动惯量,对推动实现“双碳”目标起到了积极作用,属于能源产业领域的方法学范畴。
在应用领域方面,光热发电与火电灵活性改造是主要的关注点。特别是光热发电的发储一体特性使其在一定程度上克服了传统太阳能发电受到的气候限制。其初始投资成本较高,全生命周期的度电成本尚未达到规模化水平。
光热电站的工作原理是一个能量转换的过程:首先将太阳能转化为热能,进而将热能转换为机械能,最终再将机械能转换为电能。具体来说,光热发电通过反射镜将阳光聚焦到太阳能收集装置上,利用这些聚焦的阳光加热装置内的熔盐。随后,加热后的熔盐将热量传递给蒸汽,蒸汽受热膨胀推动发电机运转,从而产生电能。
截至2022年底的数据显示,全球光热累计装机达到了7.05GW,而国内装机仅为588MW。随着大量波动性的风电和光伏接入电网,发展相应的储能技术变得尤为迫切。
光热发电系统图示:
光热发电产业链和龙头梳理
光热电站的建设过程可分为研发设计、系统集成、聚光、发电、吸热、储换热六大环节。涉及众多关键部件和材料,如超白玻璃、反射镜、定日镜、蒸汽发生器、汽轮机、吸热器、熔盐等。
光热产业链具有广泛的辐射范围和强大的拉动能力,我国的光热产业链已经逐步走向国外。这条产业链不仅可以消化提升特种玻璃、钢铁、水泥、熔融盐等传统产业,还能带动新材料、精密设备、智能控制等新兴产业的发展。
据国家太阳能光热产业技术创新战略联盟的不完全统计,目前我国从事太阳能热发电相关产业链产品和服务的企事业单位数量约为600家,其中聚光、吸热、传储热系统相关从业企业数量约占全行业相关企业总数的55%,以聚光领域从业企业数量最多,达到约170家。
同时,我国已掌握光热核心技术,全产业链供应充足,关键产品部件的制造产能可支撑每年至少3GW的光热发电项目建设。一些企业如山东电建、上海电气等已具备完善的光热电站项目承包及运维能力,并承建了多个海外光热发电项目。
据不完全统计截止到2023年9月15日,我国在建的光热发电项目装机容量约为3.64GW。从地域分布来看、青海和甘肃的在建项目装机容量排名前三,分别为1.35GW、1.24GW和0.51GW合计占全国总装机容量的86.4%。从
投资企业来看中国能建、三峡集团、中国绿发、中国电建和中核集团的在建容量位列前五装机容量在0.30-0.45GW之间。
光热发电行业发展提速,产业链众多企业参与布局,主要包括首航高科、西子洁能、安彩高科、振江股份、上海电气、东方电气、耀皮玻璃、三维化学、东华科技等。
光热发电产业链和部分代表厂商图示:
结语
我国的光热发电研发历程已经走过了十几年的时间。2016年,国家能源局正式确定了首批20个光热发电示范项目,并与国家发改委共同提出了“十三五”期间的光热发电装机目标,即达到5GW。
自“十四五”规划以来,国家和地方政府都在积极推进光热发电的建设。2022年发布的《“十四五”可再生能源规划》为光热发电行业的发展明确了主基调。
国家能源局于2023年3月20日发布《关于推动光热发电规模化发展有关事项的通知》,明确指出光热发电规模化发展的战略意义,并制定了“十四五”期间的发展目标。根据通知,国家能源局将积极开展光热规模化发展的研究工作,并力争在“十四五”期间实现全国光热发电每年新增开工规模达到300万千瓦左右,即3GW。
通知还强调要结合沙漠、戈壁、荒漠地区的新能源基地建设,加速落地一批光热发电项目。在光热发电的规划中,内蒙古、甘肃、青海、宁夏和新疆等地区被列为重点发展区域,并将按照各自的条件和需求进行规模化布局。这一举措不仅有望优化能源结构,提高可再生能源的利用率,同时也将带动相关产业链的发展,特别是对陶瓷纤维和光热玻璃行业的需求将得到显著拉动。
总体来看,国家能源局推动光热规模化发展的决策将为我国可再生能源的发展注入新的动力,同时也将为相关产业链带来广阔的发展空间和市场前景。
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