《2019太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書》發(fā)布

2020年5月21日下午，由國家太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟(簡稱太陽能光熱聯(lián)盟)、中國可再生能源學(xué)會太陽能熱發(fā)電專業(yè)委員會聯(lián)合編制的《2019太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)皮書》(簡稱藍(lán)皮書)通過線上直播形式對外發(fā)布。

太陽能光熱聯(lián)盟常務(wù)副理事長兼秘書長、中國可再生能源學(xué)會太陽能熱發(fā)電專委會秘書長杜鳳麗表示，藍(lán)皮書近5萬字，70多幅圖表，主要對太陽能熱發(fā)電的特點和優(yōu)勢、全球及中國2019年太陽能熱發(fā)電市場發(fā)展概況、主要國家和地區(qū)研發(fā)項目情況、我國太陽能光熱發(fā)電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定情況，以及2019年底前我國并網(wǎng)發(fā)電的太陽能光熱發(fā)電項目信息等進(jìn)行了總結(jié)提煉，重點分析了太陽能熱發(fā)電成本下降路徑，并結(jié)合當(dāng)前情況提出了呼吁和建議。

一、太陽能熱發(fā)電的特點和優(yōu)勢

太陽能熱發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，通過熱功轉(zhuǎn)換過程發(fā)電的系統(tǒng)。根據(jù)收集太陽光裝置的不同，太陽能熱發(fā)電一般分為塔式太陽能熱發(fā)電、拋物面槽式太陽能熱發(fā)電、碟式-斯特林太陽能熱發(fā)電、線性菲涅耳式太陽能熱發(fā)電等。

(1)采用常規(guī)的汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。在去除煤電產(chǎn)能的背景下，能夠拉動汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、電站鍋爐、電站輔機(jī)等產(chǎn)品需求，降低去煤化對火力發(fā)電裝備制造業(yè)的沖擊。

(2)帶有儲熱裝置，發(fā)電功率相對平穩(wěn)可控。大量研究結(jié)果表明，直流送端不穩(wěn)定的可再生能源占比高、網(wǎng)架薄弱、換相失敗等故障會導(dǎo)致系統(tǒng)暫態(tài)過電壓，引發(fā)可再生能源大規(guī)模連鎖脫網(wǎng)，危害電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。光熱發(fā)電具有功率調(diào)節(jié)和電壓支撐能力，根據(jù)我國已投產(chǎn)中廣核德令哈，首航高科敦煌以及中控德令哈3個光熱發(fā)電示范項目的驗收結(jié)論，太陽能熱發(fā)電機(jī)組調(diào)峰深度為85%、升降負(fù)荷速率可達(dá)每分鐘3%和5%左右的額定功率，調(diào)峰深度和速度均明顯優(yōu)于常規(guī)火電。在大規(guī)模不穩(wěn)定的風(fēng)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)的發(fā)展情況下，光熱發(fā)電是真正清潔低碳、安全高效的電源形式，能夠進(jìn)一步提高可再生能源電力的占比，提高能源利用效率，同時滿足電網(wǎng)安全需求，成為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分和關(guān)鍵支撐技術(shù)。

(3)運(yùn)行方式靈活。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)可以與燃煤、燃油、天然氣及生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)等進(jìn)行聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行，克服太陽能不連續(xù)、不穩(wěn)定的缺點，實現(xiàn)全天候不間斷發(fā)電，使得其可調(diào)節(jié)性好，更具有電力系統(tǒng)友好特性。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)也可以與熱化學(xué)過程結(jié)合，實現(xiàn)高溫制氫。太陽能熱發(fā)電可進(jìn)行熱電并供，可利用余熱進(jìn)行咸水淡化和清潔供暖;還可形成微型電網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，適用于邊遠(yuǎn)農(nóng)牧區(qū)、山區(qū)和海島等地供電，也可聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行作為電網(wǎng)可控發(fā)電單元。

(4)產(chǎn)業(yè)鏈長，是新的經(jīng)濟(jì)增長點。太陽能熱發(fā)電站產(chǎn)業(yè)鏈長，對拉動傳統(tǒng)制造業(yè)、培育新的經(jīng)濟(jì)增長點以及創(chuàng)造就業(yè)具有重要作用。工程數(shù)據(jù)顯示，一座帶7小時儲能、裝機(jī)容量5萬千瓦的塔式光熱電站投資約15億;其中，混凝土、鋼材、玻璃以及硝酸鹽等原材料用量分別約為3萬立方米、1.7萬噸、0.6萬噸以及3.5萬噸，包括聚光器、跟蹤裝置等光熱發(fā)電專有設(shè)備用量上萬套。這不僅能夠消耗大宗原材料的過剩產(chǎn)能，還可以促進(jìn)我國傳統(tǒng)制造業(yè)向新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展。

(5)能提高光伏風(fēng)電消納，能源轉(zhuǎn)型新途徑。作為全生命周期二氧化碳排放極低的環(huán)境友好型技術(shù)，太陽能光熱發(fā)電帶有安全環(huán)保的熔鹽儲能系統(tǒng)，是解決當(dāng)前可再生能源發(fā)電波動性對電網(wǎng)安全性影響問題的重要途徑。電規(guī)總院以目前新疆電網(wǎng)為例進(jìn)行過模擬計算，假定建設(shè)光熱發(fā)電機(jī)組從100萬千瓦至500萬千瓦，可減少棄風(fēng)棄光電量10.2%-37.6%，顯著提高了電力系統(tǒng)接納光伏發(fā)電和風(fēng)電的能力。光伏發(fā)電要為電力系統(tǒng)提供可靠的電力，則必須配置至少6小時的儲能電站(滿足晚高峰電力需求);按照目前的市場情況和未來的發(fā)展趨勢，光熱發(fā)電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性要優(yōu)于光伏+電池儲能。

二、全球太陽能熱發(fā)電技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1、市場裝機(jī)容量據(jù)太陽能光熱聯(lián)盟統(tǒng)計，2019年全球新增太陽能熱發(fā)電裝機(jī)容量482.6MW，累計裝機(jī)容量達(dá)到6590MW，較上一年增長7.91%。其中，西班牙太陽能熱發(fā)電裝機(jī)容量仍居世界首位，其次是美國。

得益于國家太陽能熱發(fā)電示范項目的建設(shè)，我國太陽能熱發(fā)電新增和累計裝機(jī)容量在全球占比分別達(dá)到41%和6%。2019年底，我國并網(wǎng)發(fā)電的太陽能熱發(fā)電站共有9座，總裝機(jī)容量420MW。

在技術(shù)路線應(yīng)用方面，導(dǎo)熱油槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)仍占主導(dǎo)地位，但包括中國在內(nèi)的新興國家，熔鹽塔式技術(shù)路線的應(yīng)用逐步增多。2、國家級太陽能熱發(fā)電研發(fā)項目

(1)美國美國能源部DOE設(shè)定2030年目標(biāo)：帶至少12小時儲熱的太陽能光熱發(fā)電成本達(dá)到0.05美元/kWh。2019年DOE批準(zhǔn)太陽能熱發(fā)電研發(fā)項目13個，總研究經(jīng)費(fèi)3000萬美元，詳見藍(lán)皮書表2-2。研發(fā)項目包括能夠顯著降低制造成本的新材料和技術(shù)，新的儲能技術(shù)，以及定日鏡場自主運(yùn)行控制技術(shù)等。

(2)歐盟

圖：實現(xiàn)歐盟太陽能熱發(fā)電短期目標(biāo)的主要影響因素(優(yōu)先領(lǐng)域)

三個主要優(yōu)先領(lǐng)域包括：①儲熱系統(tǒng);②更高效的部件(光學(xué)方案/聚光器、吸熱器、傳熱介質(zhì)和汽輪機(jī));③集成和混合化(與可再生能源混合為優(yōu)先，比如生物質(zhì)能、地?zé)?。

(3)中國2019年6月26日，科技部國家重點研發(fā)計劃“超臨界CO2太陽能熱發(fā)電關(guān)鍵基礎(chǔ)問題研究”項目正式啟動。項目擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題主要有：高溫高效吸熱器設(shè)計理論與方法，儲熱放熱模式對系統(tǒng)性能的影響機(jī)理，超臨界CO2與透平熱功轉(zhuǎn)換過程的相互作用機(jī)制。執(zhí)行期限自2019年4月至2023年3月。此外，首航高科與法國電力公司合作的敦煌 10MW 太陽能光熱電站超臨界二氧化碳發(fā)電循環(huán)技術(shù)改造項目也在實施中。

3、我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈情況2019年12月24日全國人大常委會副委員長丁仲禮對《中華人民共和國可再生能源法》實施情況的報告中指出：“我國太陽能熱發(fā)電已經(jīng)初步形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)業(yè)鏈。”

據(jù)太陽能光熱聯(lián)盟不完全統(tǒng)計，在國家首批太陽能熱發(fā)電示范項目的帶動下，太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈主要相關(guān)企業(yè)已近300家。其中，聚光器、吸熱器、傳儲熱材料器件和各種換熱器的企業(yè)較多，總數(shù)超過170家。藍(lán)皮書中對主要的聚光、吸熱、傳儲熱材料設(shè)備、汽輪發(fā)電機(jī)組、太陽能熱發(fā)電項目總承包(EPC)，以及鏡場清洗設(shè)備等主要代表性企業(yè)進(jìn)行了點名。

圖：我國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈主要分類及廠家數(shù)量

4、國內(nèi)外太陽能光熱電站運(yùn)行情況

圖：西班牙50座光熱電站近10年每月累計發(fā)電量情況，電站性能逐年提升(1月份基本都是電站檢修月)，一些電站已成功以基礎(chǔ)負(fù)荷實現(xiàn)不間斷運(yùn)行達(dá)3周

2020年2月1日至2月13日，青海中控德令哈50MW太陽能熱發(fā)電示范項目實現(xiàn)機(jī)組連續(xù)不間斷運(yùn)行292.8小時。

三、我國太陽能熱發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)制定情況

2018年12月1日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部國家標(biāo)準(zhǔn)《塔式太陽能光熱發(fā)電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51307-2018)實施。

2019年，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會立項太陽能熱利用相關(guān)5項國家標(biāo)準(zhǔn)，分別為：《太陽能光熱發(fā)電站集熱管通用要求與測試方法》、《太陽能集熱器性能試驗方法》、《真空太陽集熱管性能試驗方法》、《光熱反射鏡集熱性能評價方法》，以及《太陽能光伏及光熱發(fā)電用自清潔涂層玻璃》等。

2019年，共有4個太陽能熱發(fā)電相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)公開征求了意見，包括：《線性菲涅耳式太陽能光熱發(fā)電站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《太陽能光熱發(fā)電站集熱管通用要求與測試方法》、《太陽能光熱發(fā)電站術(shù)語》，以及《典型太陽年產(chǎn)生方法》。另有一些國家標(biāo)準(zhǔn)正在起草中。

此外，包括《槽式太陽能光熱發(fā)電站真空集熱管監(jiān)造導(dǎo)則》等在內(nèi)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，《太陽能熱發(fā)電硝酸熔鹽技術(shù)規(guī)范》等在內(nèi)的聯(lián)盟/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等也在起草中。四、2019年底并網(wǎng)發(fā)電的太陽能熱發(fā)電項目參與企業(yè)

藍(lán)皮書對中廣核德令哈50MW導(dǎo)熱油槽式光熱發(fā)電示范項目、首航高科敦煌100MW熔鹽塔式光熱發(fā)電示范項目、青海中控德令哈50MW熔鹽塔式光熱發(fā)電示范項目、中電建青海共和50MW熔塔式光熱發(fā)電示范項目、中電工程哈密50MW熔塔式光熱發(fā)電項目、蘭州大成敦煌50MW熔鹽線性菲涅耳光熱發(fā)電示范項目，以及魯能格爾木50MW熔鹽塔式光熱發(fā)電項目的基本信息和相關(guān)參與企業(yè)進(jìn)行了梳理。

五、太陽能熱發(fā)電成本下降路徑

《太陽能熱發(fā)電成本下降路徑分析》是太陽能光熱聯(lián)盟2019-2020年共性技術(shù)課題，旨在研究促進(jìn)成本下降的手段。該課題以青海、甘肅等光資源較好地區(qū)，裝機(jī)容量100MW儲熱12小時規(guī)模的塔式熔鹽儲能光熱電站為研究對象，從塔式光熱電站度電成本的影響因素、度電成本的敏感性分析、現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)化及新技術(shù)的開發(fā)等角度對度電成本下降路徑進(jìn)行了分析和預(yù)測。研究中所建立的分析框架及分析方法同樣適用于太陽能熱發(fā)電其他技術(shù)路線。

通過系統(tǒng)性地分析塔式太陽能光熱發(fā)電站成本構(gòu)成，藍(lán)皮書分別對電站的造價、運(yùn)營維護(hù)成本及技術(shù)發(fā)展的趨勢進(jìn)行了分析，明確了影響成本電價的三個主要動因：產(chǎn)能規(guī)?；?yīng)，運(yùn)營維護(hù)成本和技術(shù)工藝進(jìn)步及管理優(yōu)化。

1) 2-3年后，度電成本達(dá)0.95元/kWh：每年新裝達(dá)3-5GW，補(bǔ)貼不拖欠，不棄光;

2) 5-6年后，度電成本可達(dá)0.75元/kWh：每年新裝達(dá)5-10GW，補(bǔ)貼不拖欠，不棄光;

3) 7-9年后，度電成本達(dá)0.62元/kWh：每年新裝達(dá)10GW以上，補(bǔ)貼不拖欠，不棄光;

4) 10年后，隨著新技術(shù)的全面突破，度電成本可達(dá)0.35-0.45元/kWh。

在成本不斷下降和電力市場化改革的作用下，太陽能光熱發(fā)電將逐步擺脫產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期對于政府政策與補(bǔ)貼的依賴，形成基于獨(dú)特定位的市場化競爭優(yōu)勢。預(yù)計在未來，太陽能熱發(fā)電站成本電價可與燃煤火電站的電價相當(dāng)，具有廣闊的應(yīng)用前景和成長空間。

(說明：藍(lán)皮書訂購請聯(lián)系太陽能光熱聯(lián)盟洪秘書，微信手機(jī)同號18311092363)

致謝：

藍(lán)皮書編寫過程中，得到了太陽能光熱聯(lián)盟相關(guān)成員單位和專家的大力支持，在此表示誠摯的感謝!