2023中国太阳能热发电行业蓝皮书

中国太阳能热发电行业 蓝皮书 国家太阳能光热产业技术创新战略联盟 中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会 中国太阳能热发电行业蓝皮书2023 版权声明 国蒙太阳能光热产业技术创新战略联盟和中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会是本蓝皮书的编著和发布者，依法享有本蓝皮书版权并受法律保护。本蓝皮书提供的内容资料可供浏览和学习、科研自的参考使用，未经许可禁正部分或全部拷贝，转载文学、数据及图片引用务必注明出处， 业蓝皮书2023》。 住何人不得对本蓝皮书内容原意进行曲解、修改，本蓝皮书内容所含有的知识产权信息不得被删改。凡引用本蓝皮书内容而引起的民事纠纷、行政处理或其他损失，版权人均不承担责住。对不遵守本声明、用于商业用途或者其他恶意、违法使用的，版权人保留追究其法律责任的权利。 中国太阳能热发电行业蓝皮书2023 中国太阳能热发电行业蓝皮书 2023 批准：何雅玲中国科学院院士丨西安交通大学教授 国家太阳能光热产业技术创新战略联盟专家委员会主任委员 统筹：主志峰中国科学院电工研究所研究员 宝家太阳能光热产业技术创新战略联盟理事长 中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会主任委员 主编：杜凤丽国家太阳能光热产业技术创新战略联盟秘书长 中国可再生能源学会太阳能热发电专业委员会秘书长参编（按姓氏拼音排序）： 陈晨、董清风、范玉磊、官建国、黄文博、洪松、金建祥、刘福国、刘向雷卢智恒、祁万年、盛涛、孙晓峰、王志峰、魏进家、吴玉庭、谢文韬、徐能袁磊、臧春城、张军、赵晓辉 校核：营泳仿（国网能源研究院）、洪松 审核：国家太阳能光热产业技术创新战略联盟专家委员会 致谢：百凤武、刘路平、常春、时璟丽、孙、锐、太阳能热发电示范项自业主单位说明：以上编制署名已经所有作者书面同意 2024年1月 中国太阳能热发电行业蓝皮书2023 目录 一、太阳能热发电技术概述·1.1太阳能热发电技术原理 1.2太阳能热发电的功能定位 1.32023年发布的太阳能热发电相关政策 二、太阳能热发电市场发展情况· 2.1我国太阳能热发电装机容量8 2.2全球太阳能热发电装机容量 2.3太阳能热发电技术类型 2.4新增太阳能热发电项目11 三、太阳能热发电示范项目运行情况 13 3.1中广核德令哈50MW槽式光热电站13 3.2首航高科敦煌100MW塔式光热电站…13 3.3青海中控德令哈50MW塔式光热电站14 3.4中电建共和50MW塔式光热电站15 3.5中国能建哈密50MW塔式光热电站16 3.6兰州大成敦煌50MW线菲式光热电站16 3.7中船新能乌拉特100MW槽式光热电站：17 3.8鲁能格尔木多能互补工程50MW塔式光热电站17 四、我国太阳能热发电产业发展情况·18 4.1太阳能热发电产业链18 4.2太阳能热发电产业基础19 4.3太阳能热发电相关企业21 五、我国太阳能热发电技术研发情况23 5.1国家科技计划项目23 5.1.1超临界CO,太阳能热发电关键基础问题研究（基础研究类）24 5.1.2高效能仿生型储热材料和过程设计25 5.1.3宽波段超表面太阳能聚光器及其集热系统25 5.1.4高通量聚光太阳能热化学转化储能理论与方法26 5.1.5光热发电用耐高温熔盐特种合金研制与应用26 5.1.6宽液体温域高温熔盐储热技术26 5.1.7二次反射塔式光热-光伏联合电站稳定电力输出关键技术研究27 5.1.8太阳能热发电用高温熔盐储罐力学研究及寿命预测27 中国太阳能热发电行业蓝皮书2023 5.2太阳能热发电标准27 5.2.1国家标准27 5.2.2行业标准30 5.32022-2023年度太阳能热发电技术获奖情况33 六、太阳能热发电技术经济性：37 6.1太阳能热发电项目的电价及投资·..37 6.2熔盐储能光热发电与光伏+新型储能系统技术经济性对比40 6.3光热发电成本下降路径42 6.3.1塔式光热发电技术42 6.3.2槽式光热发电技术47 6.3.3熔盐线菲式光热发电技术48 七、太阳能热发电站全生命周期碳排放研究·50 7.1国外研究结果50 7.2我国最新研究结果50 八、太阳能光热发电行业面临的挑战及发展建议：52 8.1光热发电行业面临的挑战·52 8.1.1产业快速发展，成本快速下降，但与光伏风电比依然较高52 8.1.2产业链配套齐全，但电站项目少，拉动强度不足52 8.1.3光热调峰启动，但机组容量小，不足以体现光热的价值53 8.2发展建议53 53 8.2.2尽快开展太阳能热发电对电网支撑能力的研究53 8.2.3不断总结现有商业化光热电站的经验，进行技术创新，降低成本54 8.2.4开展光热发电前沿技术示范，持续深化基础研究54 8.2.5尽快实施单机大容量光热发电示范项目55 8.2.6推进以太阳能为主的多能互补的低碳发电技术示范55 8.2.7对多种新型储能发电项目进行集中示范，研究其在电网中实际发挥的作用和特性55 九、附录56 9.12023年度热点新闻56 9.2国家太阳能光热联盟2022-2023年度理事单位简介58 参考文献79 中国太阳能热发电行业蓝皮书2023 一、太阳能热发电技术概述 1.1太阳能热发电技术原理 太阳能热发电是将太阳能转化为热能，通过热功转换过程发电的系统，英文为concentrating solarpower或solarthermalelectricity，英文简写为CSP或STE。太阳能热发电系统的主要特点有： 前端采用聚光吸热装置、后端采用同步发电机组、配置二元硝酸熔盐等储热系统，可连续稳定发电 是能够发挥煤电机组作用的电网友好型电源。 根据聚光形式的不同，商业化应用的太阳能热发电技术主要包括塔式、槽式和线性菲涅尔式（尔同耳，以下简称：线菲式）三种类型。其中，塔式为点聚焦，槽式和线菲式为线聚焦。太阳能热发电系统可采用不同的传热流体作为吸热介质，商业化应用最多的主要有二元硝酸熔盐（60%硝酸钠和40%硝酸钾的熔融态混合物）和导热油（联苯-联苯醚混合物）：不同传热流体、不同聚光形式的太 阳能热发电系统运行原理如下所述。其中，以熔盐作为传热流体的塔式技术、以导热油作为传热流体 的槽式技术都是当前主流的商业化应用较多的太阳能热发电技术形式。 槽式塔式线性菲涅尔式 图1.1-1三种主流太阳能热发电聚光形式 熔盐塔式太阳能热发电系统可分为聚光、吸热、储换热和发电四大单元，主要由定日镜、吸热塔， 吸热器、高低温熔盐储罐、蒸汽发生器和汽轮发电机组等组成。其运行原理基本为：定日镜以吸热塔为中心，呈圆周状分布，通过对定镜的方位角和高度角的调节控制，将太阳光反射汇聚到吸热落 顶部的吸热器上，液态的二元硝酸低温熔盐通过冷盐泵驱动，流经塔顶吸热器吸收热量，温度升高至 565℃，被加热的熔盐流入高温热盐罐中储存：在需要发电时，高温熔盐与水换热后产生高温高压蒸汽 1 驱动汽轮发电机组发电。经过蒸汽发生器放热后的熔盐被送至低温储罐，再循环至塔顶的吸热器吸收热量，循环往复。在熔盐塔式技术中，熔盐既是传热流体也是储热介质，运行模式简单：储热单元将太阳能集热与发电部分解耦。 中国太阳能热发电行业蓝皮书2023 吸热系统 聚光系统储换热系统 发电系统 图1.1-2熔盐塔式太阳能热发电系统示意图（图片来源：可胜技术） 导热油槽式太阳能热发电系统主要由抛物面槽式集热器（包括聚光器和吸热管）、换热储热系统 蒸汽发生系统和汽轮发电机组等单元组成，集热器通过串联和并联方式相互连接，并通过模块化布局形成集热场。其运行原理基本为：聚光器通过单轴跟踪太阳，将投射在镜面的阳光反射至位于焦线的吸热管上，加热管内的导热油，并通过导热油蒸汽发生器产生过热蒸汽驱动汽轮机发电机组做功发电。 汽轮机出口的低温低压蒸汽经过凝汽器冷凝后，返回导热油蒸汽发生器重新吸热蒸发。经过导热油蒸 汽发生器放热后的导热油返回至吸热管进行加热，形成封闭的导热油循环回路。当太阳辐照度较高时， 可将一部分导热油的热量通过油盐换热器存储在熔盐罐中：当太阳辐照不足时，提取热盐罐的热量至换热器产生蒸汽发电与熔盐塔式一样，储热单元将太阳能集热单元与发电单元解属，消除太阳能辐 照波动对汽机出力稳定性的影响，并可使电站在不依赖太阳辐照情况下参加电网调度。 集热系统储换热系统发电系统 M：光 图1.1-3导热油槽式太阳能热发电系统（常规流程）示意图（图片来源：龙腾光热） 中国太阳能热发电行业蓝皮书2023 发电系线 图1.1-4导热油槽式太阳能热发电系统（解耦流程）示意图（图片来源：龙腾光热） 槽式太阳能热发电系统也可以以熔盐为传热流体，其运行流程为：槽式聚光器跟踪太阳加热吸热管内流动的熔盐，吸热后的熔盐存放在热盐罐中。在需要发电时，热盐罐中的熔盐进入蒸汽发生器释放热量，与水换热产生过热蒸汽推动汽轮机组发电，换热后的冷盐存入冷盐罐中存储。 熔盐线菲式太阳能热发电系统由菲涅尔集热器、高低温熔盐储罐、蒸汽发生器和汽轮发电机组等部分组成。菲涅尔集热场由一次聚光器、二次聚光器和吸热管组成。其基本运行模式为：布置紧凑的多列反射镜构成类弧面结构，通过自动跟踪的一次聚光器将太阳直射辐射汇聚至上方的二次聚光器， 太阳辐射通过两次反射聚集在真空吸热管表面，加热管内的熔盐存储于高温熔盐储罐中。 线性非湿尔式集热系统 销膜热系统 发电系缆 制图：兰州大成 图1.1-5熔盐线菲式太阳能热发电系统示意图（图片来源：兰州大成） 1.2太阳能热发电的功能定位 国务院《2030年前碳达峰行动方案》提出：构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统。党的 3 二十大报告中明确：加快规划建设新型能源体系，国务院国资委在2023年11月16日召开的中央企 中国太阳能热发电行业蓝皮书2023 业今冬明春保暖保供工作专题会上提出，因地制宜推动调峰电源建设，加大技术创新投入，加快构建 以新能源为主体的新型电力系统。截止2023年11月底，我国可再生能源装机达到14.5亿干瓦， 占全国发电总装机比重超过50%，历史性超过火电装机3。随着可再生能源装机规模快速增长，电力系统对各类调节性电源需求迅速增长。2023年12月21日召开的2024年全国能源工作会议强调： 持续提高能源资源安全保障能力：加快建设新型能源体系、新型电力系统：聚焦落实“双碳”目标任务， 持续优化调整能源结构，大力提升新能源安全可靠替代水平，加快推进能源绿色低碳转型4 太阳能热发电是绿色低碳的电网友好型电源，兼具调峰电源和储能的双重功能，可以实现用新能源调节、支撑新能源，可以为电力系统提供更好的长周期调峰能力和转动惯量，具备在部分区域作为调峰和基础性电源的清力，是新能源安全可靠替代传统能源的有效手段，是加快规划建设新型能源体系的有效支撑。国家发改委、国家能源局、财政部等九部委印发《“十四五”可再生能源发展规划》提出：有序推进长时储热型太阳能热发电发展。在青海、甘肃、新疆、内蒙古、吉林等资源优质区域， 发挥太阳能热发电储能调节能力和系统支撑能力，建设长时储热型太阳能热发电项目，推动太阳能热发电与风电、光伏发电基地一体化建设运行，提升新能源发电的稳定性可靠性。发展光热发电能够保障可再生能源消纳、促进可再生能源更大规模接入电网。 《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》（2023年3月）明确：应 充分认识光热发电规模化发展的重要意义，充分发挥光热发电在新能源占比逐渐提高的新型电力系统中的作用，助力加快规划建设新型能源体系。各地能源主管部门和企业在新能源基地建设中要充分发挥光热发电调峰特性，科学合理确定基地项目电源配比。鼓励有条件的省份和地区尽快研究出台财政、 价格、土地等支持光热发电规模化发展的配套政策，提前规划百万干瓦、干万干瓦级光热发电基地，率先打造光热产业集群。 1.32023年发布的太阳能热发电相关政策 政策名称 发布部门发布 时间 主要内容 加快油气勘探重点推进在新疆、青海、甘肃等油气和太阳能资源丰 开发与新能源 融合发展行动国家能源局2023.3 高富的地区，建设油气与太阳