一、光热发电技术
光热发电系统将太阳能转换为热能,再通过热功转换发电。主要技术路线包括塔式、槽式、菲涅耳式和碟式光热发电,其中储能环节以熔盐储能为主,发电环节以汽轮机为主。
二、国内光热发电建设及发展现状
- 全球及国内装机规模:截至2023年底,全球太阳能热发电累计装机容量约7550MW,其中槽式占比约77%,塔式约20%(熔盐塔占一半),线菲约3%。中国兆瓦级以上光热发电机组累计装机容量约588MW,其中槽式占比约26%,塔式约65%(全部为熔盐塔),线菲式约9%。
- 项目成本与电价:首批光热发电示范项目上网电价为15元/kWh,2025年塔式电站预计成本电价降至0.61元/kWh,2027年进一步降至0.53元/kWh。
- 项目运行情况:中国已建成光热电站11座,装机588MW,合计储能规模超过5.1GWh。可胜技术德令哈电站完全达产,其余电站均实现稳定运行,发电量稳步增长。
- 塔式电站建设:截至2024年9月,正式开工建设的塔式光热电站共20个,均采用光热+的建设模式,光热及风电光伏配比以1:6及1:9为主,镜场反射面积以60~80万㎡为主,储能时长以8小时为主。
- 技术发展趋势:
- 槽式光热:受限于环境因素(如低通透度、低温、大风),槽式电站发展面临挑战。乌拉特中旗100MW槽式项目采用联苯联苯醚作为传热介质,储热容量10小时。新型大开口集热器和熔盐传热介质的应用将降低成本。
- 菲涅耳光热:兰州大成敦煌熔盐线性菲涅耳式50MW光热电站已投入商业化运行,验证了熔盐技术的可行性。近年来,熔盐线菲的产业化发展取得重要进展,年产能已达到300MW。
- 市场前景:在“沙戈荒”大基地项目中,更大规模的电站能显著降低度电成本,发挥储能调峰作用。多个200MW级别新规划项目正在论证阶段。
三、光热发电生存环境
- 竞争压力:光伏、风电和电化学储能成本持续下降,对光热发电构成竞争。储能市场快速增长,2023年中国新型储能项目新增装机规模达21.5GW,远超抽水蓄能。
- 储能技术趋势:储能电站向大型化、集成化、场景全面化发展,光伏、风电出力特性对调相机和构网型储能提出需求。
四、当下的展望
- 超临界CO2布雷顿循环(S-CO2循环):塔式光热电站结合S-CO2循环可提高发电效率、降低成本。中国科学院电工研究所已实现全球首座超临界CO2太阳能热发电系统运行。
- 一体化联营:光热与风电光伏一体化联营是未来发展方向,可实现优势互补、提高系统稳定性。内蒙古自治区提出光热、风电、光伏装机规模配比方案,对光热发电激励作用巨大。
- 政策支持:推动能源革命背景下,光热发电需政策支持,技术革新和成本下降是重要支撑。