光热发电储能行业机构观点深度整理

2022-09-09

  当前我国正加速构建“以新能源为主体的新型电力系统”。“风光热储”、“光热储能+”等一体化项目成为未来重要的发展趋势。

  光热发电对于弥补太阳能发电的间歇性有着非常重要的意义。光热发电能够承担“基荷电源+调节电源+同步电源”多重角色。

  在储能方式上,光热发电由于自带储能而具备调峰的功能。通过调峰运行,光热发电可增强电力系统消纳可再生能源电力的能力,减少弃风、弃光造成的电力损失。

  光热发电可以与光伏发电、风力发电起到较好的协同、混合互补发电作用,保障电力的稳定输出,提高电力系统中的可再生能源占比。

  按照IEA预测,中国光热发电市场到2030年将达到29GW装机,到2040年翻至88GW装机,到2050年将达到118GW装机,成为全球继美国、中东、印度、非洲之后的第四大市场,光热发电庞大市场刚刚拉开帷幕。

  光伏发电是利用光伏电池板将光能直接转变为电能的发电方式,路径为光能→电能。

  光热发电也称聚光型太阳能热发电,是利用大量反射镜以聚焦的方式将太阳光聚集起来,加热工质,先将太阳能转化为热能,并将热能储存起来,在需要发电时,再利用高温工质产生高温高压的蒸汽,驱动汽轮发电机组发电。

  光热发电的路径为光能→热能→机械能→电能,光热的主要优点在于其自带储能,缺点主要是成本高。

  在应用方式上,目前光伏发电多应用于分布式发电,而光热发电多用于集中式发电。

  截至2021年底,我国光伏累计装机容量3.06亿千瓦,而光热累计装机容量为589兆瓦,光伏装机容量远大于光热。

  按照聚能方式及其结构进行分类,主要有塔式、槽式、碟式、菲湿尔式太阳能光热发电四大类技术,塔式和槽式光热发电技术商用更广泛。

  在全球主要国家和地区已建成的光热发电系统中,槽式占比最高,槽式/塔式/菲涅尔式的占比分别为76%/20%/4%。

  在我国已建成的光热发电系统中,塔式占比最高,塔式/槽式/菲涅尔式的占比分别为60%/28%/12%。

  具体来对比塔式和槽式,槽式技术较为成熟,在国际上已经有丰富的应用经验,但系统效率低于塔式,并且成本下降空间有限。

  塔式技术效率高,虽然目前塔式电站的投入成本较为高昂,但随着未来技术发展有望下降,未来具有较好的发展前景。

  由于光热发电良好的兼容性,多种设计混用的情况并不罕见,全球范围内将塔式与槽式混用的光热电站就有10座。我国境内也有青海省海西州700MW风光热储多能互补项目,混合了风光热三种可再生能源。

  从产业链角度来看,包括前期准备、基础材料、光热装备制造、电站EPC、电站运营与电力输配六大环节。

  目前,虽然中国光热发电产业链条完整,相较其它可再生能源,我国光热发电行业起步晚、项目经验不足,光热发电项目的规划与建设并未完全放开。

  作为一个处于发展初期的新兴产业,光热发电产业链的核心环节在于装备制造和电站EPC。

  由于国内光热产业还处于示范阶段,光热发电站装机规模较小,尚未形成规模化,造成成本较高。

  从初始投资成本看,光热发电站的单位千瓦投资成本在2.5万-3.5万元,是传统煤电站的3-4倍、陆上风电的3-4倍、光伏电站的4-5倍,关键的太阳岛和储热岛固定投资分别占50%-60%、15%-20%,并且储热时间越长,投资成本越高。

  从度电成本看,据业内估算,塔式光热电站的度电成本在1元/千瓦时左右,相当于煤电的3-4倍、陆上风电的2.3倍、光伏发电的1.4-2倍。

  降本提效是光热发电的必经之路:根据塔式太阳能光热发电站成本构成,影响成本电价的三个主要动因:产能规模化效应,运营维护成本和技术工艺进步及管理优化。预计在未来,光热发电站成本电价可与燃煤火电站的电价相当,具有广阔的应用前景和成长空间。

  光热发电属于资本、技术密集性产业,行业门槛高,国企及几大电力集团因资金实力雄厚,且拥有火电站建设的成熟经验,将会作为主要推动者和主导者进行光热电站投资。

  据太阳能光热产业技术创新战略联盟不完全统计,2021年,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近550家;其中,太阳能热发电行业特有的聚光、吸热、传储热系统相关从业企业数量约320家,约占目前太阳能热发电行业相关企业总数的60%,其中聚光领域从业企业数量最多,约170家。

  国内光热装备企业技术水平可以满足电站建设所需的大部分主体设备,但是在部分核心材料、和装备配套方面的能力不足。

  除此之外光热发电项目的系统集成难度较大,对企业的技术水平和项目经验要求高,而国内多数企业缺少大型光热项目中的系统集成经验,造成行业发展红利向集成商的集中。

  国内光热发电产业链主要厂商包括 首航高科(电站投资与EPC、空冷岛)、三维化学(储热岛EPC)、上海电气 (电站投资与EPC)、爱康科技 (电站投资与EPC)、特变电工 (电站投资与EPC)、金通灵 (汽车轮机)、山东北辰 (蒸汽发生器、换热器)、金晶科技(反射镜超白玻璃原片)、洛阳玻璃(反射镜超白玻璃原片)、久立特材(光热发电特种管材供应)等。

  2022年3月22日,国家发展改革委、国家能源局联合印发《“十四五”现代能源体系规划》,阐明了我国能源发展方针、主要目标和任务举措,是“十四五”时期加快构建现代能源体系、推动能源高质量发展的总体蓝图和行动纲领。

  规划表明,“十四五”将推动光热发电与风电光伏融合发展、联合运行,因地制宜发展储热型太阳能热发电。

  随着风光发电规模快速增长,储能的重要性日益提升,光热发电凭借其自带储能的优势迎来新一波发展热潮,将在有效解决新能源发电波动性问题上扮演重要的角色。(预期量化)