被成本勸退的光熱發(fā)電要重出江湖?這次只做調(diào)峰“配角”
發(fā)布者:xylona | 來(lái)源:賢集網(wǎng) | 0評(píng)論 | 3218查看 | 2023-07-20 08:59:07    

7月10日,青海省發(fā)改委、能源局、西北電監(jiān)局、青海省自然資源廳、林草局等五部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)“十四五”光熱發(fā)電項(xiàng)目規(guī)?;l(fā)展的通知》(下文簡(jiǎn)稱“通知”),根據(jù)通知:


光熱一體化項(xiàng)目(指光熱與光伏、風(fēng)電等新能源的一體化項(xiàng)目)可不配套其他調(diào)節(jié)能力設(shè)施。新能源與光熱比例最高為6∶1。納入2021、2022年建設(shè)方案并如期并網(wǎng)的光熱項(xiàng)目,上網(wǎng)電價(jià)按照煤電基準(zhǔn)電價(jià)執(zhí)行(青海煤電標(biāo)桿電價(jià)為0.3247元/kWh,風(fēng)電、光伏執(zhí)行0.2277元/kWh)。


2023年4月,國(guó)家能源局發(fā)布《國(guó)家能源局綜合司關(guān)于推動(dòng)光熱發(fā)電規(guī)模化發(fā)展有關(guān)事項(xiàng)的通知》,提出:力爭(zhēng)“十四五“期間,全國(guó)光熱發(fā)電每年新增開工規(guī)模達(dá)到300萬(wàn)千瓦左右。暫按內(nèi)蒙古80萬(wàn)千瓦,甘肅70萬(wàn)千瓦,青海100萬(wàn)千瓦,寧夏10萬(wàn)千瓦,新疆20萬(wàn)千瓦配置。


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2022年,新疆自治區(qū)曾下發(fā)大量“光伏:光伏=9:1”的市場(chǎng)化并網(wǎng)項(xiàng)目,通過(guò)配置一定比例光熱來(lái)調(diào)節(jié)光伏的出力。


光熱發(fā)電優(yōu)勢(shì)多,卻被成本攔住腳步


光熱發(fā)電兼具調(diào)峰電源和儲(chǔ)能雙重功能。光熱發(fā)電機(jī)組配置儲(chǔ)熱功能后,熱量產(chǎn)生時(shí)并不全都用掉它們,而是利用加熱熔鹽的方式存儲(chǔ)一部分熱量,保存在特制的保溫儲(chǔ)罐直到需要的時(shí)候再取出來(lái)。存儲(chǔ)在熔鹽中的熱能可以維持發(fā)電數(shù)個(gè)小時(shí),理論上甚至能達(dá)到數(shù)天。具備這種特殊能力的光熱電站,可實(shí)現(xiàn)用新能源調(diào)節(jié)、支撐新能源,為電力系統(tǒng)提供更好的長(zhǎng)周期調(diào)峰能力和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,是新能源安全可靠替代傳統(tǒng)能源的有效手段。電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院以新疆電網(wǎng)為例模擬計(jì)算光熱發(fā)電調(diào)峰作用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),假定建設(shè)100萬(wàn)千瓦至500萬(wàn)千瓦不同規(guī)模的太陽(yáng)能熱發(fā)電機(jī)組,可減少棄風(fēng)棄光電量10.2%至37.6%。


同時(shí),光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng),可消化提升特種玻璃、鋼鐵、水泥、熔融鹽等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),還可帶動(dòng)新材料、智能控制等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展,光熱發(fā)電規(guī)?;_發(fā)利用將成為我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。


為推動(dòng)我國(guó)光熱發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,國(guó)家能源局2016年啟動(dòng)首批20個(gè)光熱發(fā)電示范項(xiàng)目,裝機(jī)規(guī)模總量達(dá)134.9萬(wàn)千瓦,開啟了我國(guó)光熱發(fā)電的商業(yè)化進(jìn)程。通過(guò)首批示范項(xiàng)目,帶動(dòng)了相關(guān)企業(yè)自主創(chuàng)新,突破了多項(xiàng)核心技術(shù),并形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈,目前設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)90%,為后續(xù)光熱發(fā)電技術(shù)大規(guī)模發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。截至2022年底,我國(guó)并網(wǎng)發(fā)電光熱發(fā)電示范項(xiàng)目共9個(gè),總?cè)萘?5萬(wàn)千瓦。對(duì)比“每年新增開工規(guī)模達(dá)到300萬(wàn)千瓦左右”目標(biāo),光熱發(fā)電規(guī)模有望迎來(lái)高速增長(zhǎng)。


但在實(shí)際發(fā)展中,光熱發(fā)電規(guī)模已被光伏發(fā)電遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩開。目前制約我國(guó)光熱發(fā)電可持續(xù)發(fā)展的主要因素在于相關(guān)政策缺乏連續(xù)性,比如,2016年國(guó)家發(fā)展改革委核定太陽(yáng)能熱發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)示范電價(jià)后,企業(yè)建設(shè)熱情高漲;2020年初出臺(tái)的《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》明確,新增光熱項(xiàng)目不再納入中央財(cái)政補(bǔ)貼范圍,光熱發(fā)電的良好發(fā)展勢(shì)頭受到明顯影響。政策不明確導(dǎo)致當(dāng)前我國(guó)光熱發(fā)電缺乏市場(chǎng)發(fā)展空間,成本也無(wú)法通過(guò)規(guī)?;瘧?yīng)用持續(xù)降低,處于起步階段的光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)舉步維艱。同時(shí),現(xiàn)行融資環(huán)境、土地政策、稅收政策無(wú)法為光熱發(fā)電健康發(fā)展提供有力支撐。


借著推動(dòng)光熱發(fā)電規(guī)?;l(fā)展的東風(fēng),還需鼓勵(lì)有條件的省份和地區(qū)盡快研究出臺(tái)財(cái)政、價(jià)格、土地等支持光熱發(fā)電規(guī)?;l(fā)展的配套政策,提前規(guī)劃百萬(wàn)千瓦、千萬(wàn)千瓦級(jí)光熱發(fā)電基地,率先打造光熱產(chǎn)業(yè)集群。內(nèi)蒙古、甘肅、青海、新疆等光熱發(fā)電重點(diǎn)省份(自治區(qū))能源主管部門要積極推進(jìn)光熱發(fā)電項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè),根據(jù)研究成果及時(shí)調(diào)整相關(guān)規(guī)劃或相關(guān)基地實(shí)施方案,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)光伏、光熱規(guī)劃布局,合理布局或預(yù)留光熱場(chǎng)址,在本省新能源基地建設(shè)中同步推動(dòng)光熱發(fā)電項(xiàng)目規(guī)?;?、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。充分發(fā)揮光熱發(fā)電在新能源占比逐漸提高的新型電力系統(tǒng)中的作用,推動(dòng)光熱發(fā)電實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵一躍。


光熱發(fā)電的技術(shù)路線


按照聚光方式來(lái)劃分,光熱發(fā)電分為塔式、槽式、線性菲涅爾式、碟式四種技術(shù)路線。其中塔式和碟式為點(diǎn)聚焦,槽式和線性菲涅爾式為線聚焦。目前,應(yīng)用較為廣泛的為槽式和塔式技術(shù)路線。在全球主要國(guó)家和地區(qū)的光熱發(fā)電裝機(jī)中,槽式占比77%,塔式占比20%;我國(guó)光熱裝機(jī)則采用塔式技術(shù)較多,占比63%,槽式占比26%


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1、槽式


槽式光熱發(fā)電技術(shù)是將平行于槽形拋物面主軸線的太陽(yáng)輻射聚焦到集熱管中,并將多個(gè)槽形拋物面聚光集熱器經(jīng)過(guò)串并聯(lián)組合構(gòu)成聚光集熱系統(tǒng),以此吸收太陽(yáng)輻射能,產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。槽式技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于聚光與集熱系統(tǒng)部件簡(jiǎn)單、能量收集跟蹤控制簡(jiǎn)便,但其聚光較低、散熱面積較大,從而導(dǎo)致光熱轉(zhuǎn)化效率和系統(tǒng)工作溫度較低。


槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)包括導(dǎo)熱油槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和熔鹽槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),其主要區(qū)別在于傳熱介質(zhì)分別采用導(dǎo)熱油和熔鹽。導(dǎo)熱油的工作溫度在400℃左右,這決定了經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)生系統(tǒng)后主蒸汽的溫度在370-410℃,因此采用的中溫高壓汽輪機(jī)熱效率約為38%。而熔鹽的最高使用溫度可達(dá)565℃,因此當(dāng)傳熱介質(zhì)采用熔鹽時(shí),主蒸汽溫度在535℃左右,此時(shí)汽輪機(jī)熱效率提升至45%。除此之外,油槽系統(tǒng)儲(chǔ)罐的儲(chǔ)熱溫差為90℃(290℃-380℃),鹽槽系統(tǒng)儲(chǔ)罐的儲(chǔ)熱溫差為260℃(190℃-550℃),故鹽槽儲(chǔ)罐比油槽儲(chǔ)罐具有更大的儲(chǔ)熱空間,在儲(chǔ)罐容量相同的情況下,儲(chǔ)能系統(tǒng)投資更少。因此,熔鹽槽式光熱電站更適合作為儲(chǔ)熱型光熱電站。


2、塔式


塔式發(fā)電技術(shù)是一種集中型光熱發(fā)電技術(shù)。通過(guò)將成千上萬(wàn)臺(tái)定日鏡布局成圓周形,并在鏡場(chǎng)中心安置一座幾百米高的吸熱塔。定日鏡包含安裝在鋼結(jié)構(gòu)支架上的反射鏡,以及俯仰角和回轉(zhuǎn)角的跟蹤驅(qū)動(dòng)。定日鏡場(chǎng)獨(dú)立跟蹤太陽(yáng)光,將太陽(yáng)光聚集到吸熱塔頂部的接收器中以產(chǎn)生高溫,加熱熔鹽,熔鹽與水換熱,產(chǎn)生高溫蒸汽,帶動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)做功發(fā)電。塔式系統(tǒng)中,熔鹽為傳儲(chǔ)能介質(zhì),換熱后主蒸汽溫度可達(dá)550℃。除此之外,其聚光與集熱系統(tǒng)的控制較為復(fù)雜,維護(hù)成本較高。但塔式系統(tǒng)聚光倍數(shù)高、光熱轉(zhuǎn)化效率高、熱量傳遞路徑短,非常適合大規(guī)模、大容量的商業(yè)化應(yīng)用,因此塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)被認(rèn)為是未來(lái)主流技術(shù)路線,具備良好的發(fā)展前景。


線性菲涅爾式的聚光系統(tǒng)由拋物面式聚光系統(tǒng)演化而來(lái),其工作原理與槽式系統(tǒng)類似,但其鏡面無(wú)需保持拋物面形狀,而是采用了菲涅爾結(jié)構(gòu)的聚光鏡來(lái)代替拋物面。在運(yùn)行過(guò)程中,太陽(yáng)輻射通過(guò)一次平面反射鏡聚焦到塔桿頂后再經(jīng)二次反射鏡到線性集熱器上,以此加熱工質(zhì),工質(zhì)與水換熱后產(chǎn)生高溫蒸汽,推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。菲涅爾式系統(tǒng)采用的菲涅爾結(jié)構(gòu)聚光鏡雖然降低了聚光鏡生產(chǎn)的技術(shù)難度和成本,但系統(tǒng)的總體效率有待提高。目前國(guó)內(nèi)采用線性菲涅爾式技術(shù)的光熱電站只有蘭州大成敦煌50MW的光熱發(fā)電項(xiàng)目。


3、碟式


碟式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)采用碟式聚光系統(tǒng),太陽(yáng)輻射反射面布置為碟形。太陽(yáng)光將通過(guò)碟形拋物面反射鏡反射聚焦到接收器上,產(chǎn)生的熱能通過(guò)推動(dòng)安裝在焦點(diǎn)處的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)做功發(fā)電。碟式發(fā)電作為一種點(diǎn)聚焦的發(fā)電技術(shù)路線,具有高聚光比、高集熱溫度、集熱器損失小的特點(diǎn),目前光電轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)30%左右。但其單機(jī)容量受制于價(jià)格因素,單體發(fā)電容量規(guī)模較小,適用于分布式發(fā)電。


重新定位,光熱有望加速


由于光伏和風(fēng)電的隨機(jī)性以及系統(tǒng)調(diào)峰能力的限制,棄風(fēng)、棄光的問(wèn)題在風(fēng)光發(fā)電中日益突出。光熱發(fā)電配有儲(chǔ)能系統(tǒng),使得光熱發(fā)電能夠在不增加風(fēng)電、光伏等新能源棄電率的情況下,提升電力系統(tǒng)新能源消納占比。具體內(nèi)容包括,一方面,利用光伏、風(fēng)電的棄風(fēng)棄光所產(chǎn)生的電力通過(guò)電加熱器加熱熔鹽儲(chǔ)熱,即實(shí)現(xiàn)電能向熱能的轉(zhuǎn)換;另一方面,根據(jù)熱力學(xué)原理-朗肯循環(huán),光熱的熔鹽儲(chǔ)能僅有40%左右的光電轉(zhuǎn)化效率,所以一體化項(xiàng)目同時(shí)利用光熱發(fā)電的鏡場(chǎng)聚熱實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和發(fā)電,達(dá)到補(bǔ)能的效果,提高光電轉(zhuǎn)化效率。近年來(lái),我國(guó)相繼出臺(tái)一系列政策文件,強(qiáng)調(diào)推動(dòng)建設(shè)風(fēng)光熱儲(chǔ)一體化能源基地的重要性,為新時(shí)期我國(guó)光熱項(xiàng)目的發(fā)展指明了方向。


除此之外,在光熱的電價(jià)補(bǔ)貼機(jī)制退出后,獨(dú)立的光熱發(fā)電已不再具備經(jīng)濟(jì)性,而風(fēng)光熱儲(chǔ)的一體化能夠降低光熱系統(tǒng)的投資額和度電成本,提升盈利空間。前文提到,定日鏡為光熱項(xiàng)目的一大投資組成部分,在聚光鏡場(chǎng)的面積和發(fā)電量呈正比的情況下,光熱玻璃高昂的成本是光熱裝機(jī)量難以快速提升的一大原因。在多能一體化項(xiàng)目中,光熱主要在晚高峰期間發(fā)電,白天和夜間低谷負(fù)荷期分別為光伏和風(fēng)電的發(fā)電時(shí)間,相比于光熱全天獨(dú)立發(fā)電,此種情況下光熱的發(fā)電量將有所減少,因此聚光鏡場(chǎng)可以適當(dāng)縮小,減少項(xiàng)目的投資額。


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從國(guó)家和地方的政策可以看出,再次提起光熱發(fā)電,它更多的是作為調(diào)峰資源出現(xiàn),與大型風(fēng)光發(fā)電項(xiàng)目配套發(fā)展。


鑒于光熱發(fā)電的投資成本,僅僅這一點(diǎn)增量市場(chǎng),也是不容小覷的。


根據(jù)CSTA統(tǒng)計(jì),2022年,在各地政府公布的大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目、新能源市場(chǎng)化并網(wǎng)以及直流外送等項(xiàng)目名單中,配置太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目29個(gè),總裝機(jī)容量約330萬(wàn)千瓦,將在2023或2024年前投產(chǎn)。


光熱發(fā)電每千瓦投資成本約為2.5-3.5億,單330萬(wàn)千瓦裝機(jī)量已經(jīng)是大幾百億的市場(chǎng)空間。


不過(guò),參考光伏發(fā)展歷程,規(guī)?;瘞?lái)的技術(shù)路徑優(yōu)化、供應(yīng)鏈完善,以及核心設(shè)備國(guó)產(chǎn)替代,使得光伏發(fā)電站的投資成本和度電成本快速下降,過(guò)去十年的降幅超80%。


隨著裝機(jī)規(guī)模增大,光熱發(fā)電也一定會(huì)經(jīng)歷這個(gè)過(guò)程,只是未來(lái)能降本增效到什么程度,仍需要時(shí)間給出答案。


可以肯定的是,只有完成降本增效,光熱發(fā)電才可能獨(dú)立行走,換來(lái)更大的市場(chǎng)。在此之前,光熱發(fā)電或許更多飾演調(diào)峰配角。


測(cè)算模型:光熱裝機(jī)需求量=風(fēng)光總體規(guī)劃*光伏容量比例*配置光熱作為配套儲(chǔ)能的光伏容量比例*光熱發(fā)電配置容量比例。風(fēng)光總體規(guī)劃:2030年風(fēng)光大基地規(guī)劃約455GW(十四五200GW、十五五255GW)(發(fā)改委、能源局《以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地規(guī)劃布局方案》規(guī)劃)。風(fēng)光大基地光伏容量比例:“十四五”期間為56%,“十五五”期間為60%。從已公布的項(xiàng)目中來(lái)看,光熱均與光伏發(fā)電形成配套,且在風(fēng)光大基地中光伏的重量占比56%??紤]到未來(lái)光熱發(fā)電持續(xù)降本、多能互補(bǔ)項(xiàng)目中光熱比例逐漸提高,我們預(yù)計(jì)這一數(shù)字在“十五五”期間升至60%。


文章來(lái)源:市值風(fēng)云客戶端,經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào),未來(lái)智庫(kù),世紀(jì)新能源網(wǎng)

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