CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：6月13日，2023中國國際光熱大會暨CSPPLAZA第十屆年會在浙江杭州盛大召開，山東電力建設第三工程有限公司首席工程師、工程咨詢院副院長、光熱研究中心主任王仁寶出席會議并帶來主題報告《光熱綜合能源供應技術應用實踐》。

圖：王仁寶

光熱綜合能源供應背景

▋能耗結構

王仁寶指出，在工業(yè)生產(chǎn)中工藝用熱占到總能耗的70%，且大部分由天然氣和石油等化石能源提供，下表列出了各工藝加熱及發(fā)電用熱場景和溫度范圍：

▋光熱供能優(yōu)勢

從能量轉換角度來看，太陽能到熱能轉換系統(tǒng)的年光熱轉換效率（30%~55%）遠高于太陽能到電力年光電轉換效率（15%~17%）。因此，太陽能熱系統(tǒng)被認為是工業(yè)熱應用很有吸引力的解決方案之一。

▋主要供能場景

國外學者在分析了西方工業(yè)國的太陽能熱潛力后，認為太陽能熱利用最有前途的行業(yè)包括石油開采上游和下游產(chǎn)業(yè)、食品和飲料加工、制藥等。

王仁寶闡述，太陽能熱利用就是用太陽能集熱器將太陽輻射能收集起來，通過與物質的相互作用轉換成熱能加以利用。按利用的溫度不同分為太陽能低溫(<100℃)利用、中溫(100～250℃)利用和高溫(>250℃)利用。應用領域已從提供生活熱水向采暖、石油開采、干燥、鍋爐等工農業(yè)諸多領域擴展。

圖：太陽能高中低溫領域利用

其中，王仁寶特別強調了高溫領域應用，可為工業(yè)脫碳提供高參數(shù)能量來源，具體體現(xiàn)為以下幾個方面：

1.為石油、稠油開發(fā)提供高溫、高壓蒸汽提供能源來源；

2.為高溫熱法海水淡化提供能量來源；

3.為高溫熱解/電解制氫提供能量來源，水通過吸收太陽能分解產(chǎn)生氫氣，為“綠氫”（可再生能源制氫，制氫過程無碳排放）的重要來源；

4.為鋼鐵、水泥等有高溫需求的高耗能工業(yè)，提供能源來源，為工業(yè)脫碳提供能量來源。

商業(yè)化應用

▋案例1—澳大利亞Sundrop沙漠農場項目

澳大利亞Sundrop沙漠農場項目位于澳大利亞奧古斯塔港附近，是全球第一個基于CSP技術的商業(yè)化綜合能源工程，同時也是世界上第一座利用光熱+海水淡化+發(fā)電+溫控溫室來運營的沙漠農場。

Sundrop農場占地約20萬平方米，坐落于澳洲南部靠海的沙漠。所在地屬熱帶沙漠氣候和地中海氣候的過渡地帶，夏季炎熱干旱，冬季溫和濕潤，并不適宜農場作物生長。然而，Sundrop農場卻能很好地適應這種沙漠干旱的環(huán)境，原因在于采用了光熱系統(tǒng)，可為農場提供電力和供暖，同時驅動海水淡化裝置制造農場所需的淡水。

Sundrop農場光熱綜合能源項目自2015年10月開始建設，2016年6月開始調試，2016年10月滿負荷并網(wǎng)投運，至今運行情況良好。

Sundrop農場光熱綜合能源項目相關數(shù)據(jù)

圖：Sundrop農場光熱綜合能源項目鳥瞰圖

作為全球首個無土壤、無農藥、不使用化石燃料或地下水的農業(yè)系統(tǒng)，其成功運行標志著可再生能源將更全面地被利用。

該項目鏡場采用SEPCOIII小型定日鏡技術，聚光集熱系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽一部分進入儲熱系統(tǒng)，一部分進入背壓式汽輪機發(fā)電為農場提供電力，同時蒸汽為海水淡化系統(tǒng)提供熱源。

▋案例2—西藏扎布耶源網(wǎng)荷儲一體化綜合能源供應項目

“西藏扎布耶鹽湖綠色綜合開發(fā)利用萬噸電池級碳酸鋰項目”由西藏礦業(yè)發(fā)展股份有限公司投資建設，位于仲巴縣境內。扎布耶鹽湖總面積為235 平方公里，湖面海拔4422 米，為全球第三、亞洲第一百萬噸級鋰礦鹽湖。

西藏扎布耶源網(wǎng)荷儲一體化綜合能源供應項目采用“光熱+光伏+儲能”技術路線，可為上述項目提供能源，保障碳酸鋰加工廠連續(xù)生產(chǎn)供能需求。該項目位于西藏自治區(qū)日喀則市仲巴縣以北扎布耶鹽湖東南側，地處海拔4500米的青藏高原，是全球首個在高海拔地區(qū)，實現(xiàn)清潔能源孤網(wǎng)運行綜合供能的先行先試的“珠峰”項目。

西藏扎布耶源網(wǎng)荷儲一體化綜合能源供應項目所在地光資源豐富，年均水平總輻射量（GHI）>2000 kWh/m2，屬全國最豐富區(qū)；年均法向直接輻射量（DNI）>2700 kWh/㎡，非常適合建光熱、光伏電站。

據(jù)王仁寶介紹，整個能源站由光伏電站、光熱電站、電化學儲能三部分組成。

圖：項目配置相關數(shù)據(jù)

光熱部分采用槽式光熱發(fā)電技術，容量為40MW。該項目由山東電力建設第三工程有限公司和中國船舶重工集團有限公司聯(lián)合建設，光熱系統(tǒng)儲熱容量可達1915兆瓦時，熔鹽儲熱時長可達16小時。

王仁寶向與會來賓分享了該系統(tǒng)的運行邏輯，如下：

—白天工況光伏滿發(fā)，為碳酸鋰廠供電，多余電力進入電化學儲能；光熱低負荷運行，為碳酸鋰廠供汽；

—夜間工況光熱滿發(fā)，為碳酸鋰廠供電的同時供汽；

—配置解耦蒸汽發(fā)生器，汽輪機抽汽不足時來自鏡場或儲熱系統(tǒng)的熱量直接為碳酸鋰廠蒸汽。

機遇與挑戰(zhàn)

▋機遇

2020年9月，國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論的講話中提到：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。

圖：2021-2022年光熱相關鼓勵政策

2023年3月20日國家能源局發(fā)布了28號文-《關于推動光熱發(fā)電規(guī)?；l(fā)展有關事項的通知》，要求全國光熱發(fā)電每年新增開工規(guī)模達到300萬千瓦左右，規(guī)劃百萬千瓦、千萬千瓦級光熱發(fā)電基地，率先打造光熱產(chǎn)業(yè)集群。

上述一系列政策為光熱行業(yè)指明了方向，極大地推動了光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

▋挑戰(zhàn)

光熱機遇井噴的同時也面臨著新的挑戰(zhàn)。

（一）工業(yè)脫碳進程較慢

據(jù)國際能源局統(tǒng)計，電力行業(yè)脫碳速度最快，工業(yè)生產(chǎn)脫碳進程相比電力行業(yè)要慢大約10-20年。工業(yè)脫碳速度較慢的主要原因是在制造鋼、鐵、水泥、石灰、化學品和鋁等材料的高溫工業(yè)過程中，存在清潔能源替代技術不成熟、投資風險大等問題。

（二）工業(yè)用熱參數(shù)較高

工業(yè)生產(chǎn)主要以熱需求為主，光熱在工業(yè)脫碳領域具有天然的技術優(yōu)勢。目前全球碳排放最大的生產(chǎn)行業(yè)包括金屬冶煉、水泥生產(chǎn)等，所需反應溫度均高于熔鹽儲熱的溫度（565℃），光熱系統(tǒng)需要開發(fā)耐高溫的儲換熱介質以應對新的挑戰(zhàn)。

資料來源：國際能源署

上圖所示為，截至2050年，每五年主要經(jīng)濟部門對全球二氧化碳排放量的預計貢獻，以及工業(yè)排放量占總排放量的份額。

最后，王仁寶總結，光熱技術具有光熱轉換效率高、安全、無污染等優(yōu)勢，在減碳的大背景下，光熱產(chǎn)業(yè)面臨巨大的歷史機遇，已逐步涉足發(fā)電、工業(yè)熱利用、海水淡化、供暖、石油開采和生態(tài)農業(yè)等行業(yè)，發(fā)展前景廣闊。同時，光熱也面臨諸多挑戰(zhàn)，如發(fā)電成本較高，儲換熱溫度低于工業(yè)用熱需求等。未來光熱綜合利用技術將朝著高參數(shù)、高效率、高可靠性、低成本方向持續(xù)發(fā)展。

SEPCOIII光熱技術

山東電力建設第三工程有限公司（以下簡稱“SEPCOIII”）成立于1985年，是中國電力建設集團全資A級子公司，是以EPCO、EPC等方式承包各類型電站、海水淡化、基礎設施等工程建設為主，廣泛涉足電力與金融投資、設計咨詢、設備制造與租賃、國際物流與貿易、調試運行、休閑旅游等多個領域的綜合性建設集團。

SEPCOIII設有青島總部和迪拜公司，可為客戶提供從項目可研到融資、勘探、策劃、設計、采購、施工、調試、運行維護、檢修改造等一攬子解決方案。 

圖：相關榮譽

SEPCOIII連續(xù)8年入選美國《工程新聞記錄》（ENR）“250強國際總承包商”榜單，2014年位列第58位。近年來，公司被評為“中央企業(yè)先進集體”，榮獲“全國五一勞動獎狀”。

圖：相關業(yè)績

圖：公司組織機構

SEPCOIII打造了完整的光熱技術EPCO產(chǎn)業(yè)鏈，通過不懈的努力，積累豐富理論與實踐經(jīng)驗。涵蓋鏡場成套設備及技術、設計、采購、施工、調試到運維各環(huán)節(jié)的項目任務。項目執(zhí)行過程中，E、P、C、O各環(huán)節(jié)能夠緊密銜接，在項目前期提前介入，統(tǒng)籌安排，并進行各環(huán)節(jié)的經(jīng)驗反饋，形成EPCO的完整閉環(huán)，為工期控制、性能風險把控、機組可靠穩(wěn)定運行、故障高效處理以及項目的成功投產(chǎn)提供了強有力保障。

王仁寶介紹，光熱電站的設計工作主要由工程咨詢院承擔，該院具有甲級設計資質及豐富的國際電力工程設計、咨詢經(jīng)驗，標準規(guī)范與國際接軌，從業(yè)人員近400人。已參與摩洛哥、南非紅石、西藏扎布耶等多個項目前期及施工圖設計工作，并參與了多個國內外光熱項目的投標、咨詢、可研等工作。

此外，SEPCOIII整合全球優(yōu)勢資源，同國際知名光熱技術企業(yè)和設備廠家建立了長期戰(zhàn)略合作關系。2019年，完成了對擁有豐富塔式光熱技術經(jīng)驗的美國 eSolar公司鏡場技術包收購工作，成為該技術唯一所有人。

SEPCOIII鏡場技術自2007年開始研發(fā)，經(jīng)過多年的技術迭代，具備高可靠性、低成本、高精度等特點。SEPCOIII全面掌握了塔式太陽能光熱發(fā)電關鍵技術，并進一步實現(xiàn)核心裝備國產(chǎn)化，持續(xù)推廣光熱綜合能源供應領域應用。

目前，鏡場技術已成功應用于美國蘭卡斯特、印度拉賈斯坦邦、澳大利亞奧古斯塔港等多個項目，運行效果良好。