2023-2024年中國太陽能熱發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀報(bào)告-中國能建（趙曉輝）

匯報(bào)人：趙曉輝國家光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事長中電工程西北電力設(shè)計(jì)院有限公司副總工程師科技創(chuàng)新中心總經(jīng)理時(shí)間：2024.092太陽能熱發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，通過熱功轉(zhuǎn)換過程發(fā)電的系統(tǒng)太陽能熱發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，通過熱功轉(zhuǎn)換過程發(fā)電的系統(tǒng)一般依據(jù)上游能量收集環(huán)節(jié)的技術(shù)路線將其分為塔式光熱發(fā)電，儲(chǔ)能環(huán)節(jié)以熔鹽儲(chǔ)能為主；發(fā)電環(huán)節(jié)以汽輪機(jī)為主。槽式光熱發(fā)電、菲涅耳式光熱發(fā)電和碟式光熱發(fā)電。太陽能熱發(fā)電基本物理過程134槽式導(dǎo)熱油電站流程油-鹽換熱器蒸汽發(fā)生器油-鹽換熱器蒸汽發(fā)生器凝汽器凝汽器冷鹽罐冷鹽罐導(dǎo)熱油膨脹系統(tǒng)導(dǎo)熱油耗散系統(tǒng)導(dǎo)熱油膨脹系統(tǒng)導(dǎo)熱油耗散系統(tǒng)儲(chǔ)換熱系統(tǒng)儲(chǔ)換熱系統(tǒng)5菲涅耳/槽式熔鹽電站流程示意圖冷鹽罐冷鹽罐凝汽器蒸汽發(fā)生器凝汽器蒸汽發(fā)生器集熱系統(tǒng)儲(chǔ)換熱系統(tǒng)集熱系統(tǒng)儲(chǔ)換熱系統(tǒng)6塔式熔鹽電站流程示意圖器器290℃290℃凝汽器發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)聚光集熱系統(tǒng)儲(chǔ)換熱系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)聚光集熱系統(tǒng)儲(chǔ)換熱系統(tǒng)7塔式DSG水工質(zhì)電站流程示意圖550550℃蒸汽蓄熱器、凝汽器、凝汽器吸熱器89據(jù)國家太陽能光熱聯(lián)盟主編的《中國太陽能熱發(fā)電行業(yè)藍(lán)皮書2023》統(tǒng)計(jì)，截至2023年底，全球太陽能熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量約7550MW（含已運(yùn)行超過30年的退役機(jī)組274MW）。在已裝機(jī)的電站中，槽式占比約77%，塔式約20%（其中熔鹽塔占一半線菲約3%。截至2023年底截至2023年底，我國兆瓦級(jí)規(guī)模以上的光熱發(fā)電機(jī)組累計(jì)裝機(jī)容量約588MW，在已裝機(jī)的電站中，槽式占比約26%，塔式約65%（全部為熔鹽塔線菲式約9%。全球范圍以及美國、西班牙等主流光熱市場，有價(jià)格較高的上網(wǎng)電價(jià)，實(shí)際發(fā)電量決定了項(xiàng)目收益，槽式因發(fā)電可靠穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)小全球各類已建成光熱電站裝機(jī)6.2GW國際能源署預(yù)測，到2050年，光熱發(fā)電將貢獻(xiàn)全球總用電量的11%我國已建成光熱電站11座，裝機(jī)588MW合計(jì)儲(chǔ)能規(guī)模超過5.1GWh首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)2025年塔式電站預(yù)計(jì)成本電價(jià)2027年塔式電站預(yù)計(jì)成本電價(jià)塔式電站已投運(yùn)項(xiàng)目運(yùn)行情況（50MW以上）度1273645可勝技術(shù)德令哈電站完全達(dá)產(chǎn)，其余電站均實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)電量穩(wěn)步塔式電站在建項(xiàng)目情況截止2024年9月，正式開工建設(shè)的塔式光熱電站共20個(gè)（不含規(guī)劃及未開工項(xiàng)目都采用光熱+的建設(shè)模式，光熱及風(fēng)電光伏的配比以1:6及1:9為主，鏡場反射面積以60~80萬㎡為主，儲(chǔ)能時(shí)長以8小時(shí)為主。其中，中能建西北院承擔(dān)3個(gè)塔式項(xiàng)目EPC；可勝技術(shù)在聚光集熱系統(tǒng)的市場占有率最高，共承擔(dān)11個(gè)項(xiàng)目聚光集熱系統(tǒng)的技術(shù)提供及設(shè)備供貨。塔式電站在建項(xiàng)目情況-吉林（2座）項(xiàng)目形象圖項(xiàng)目名稱風(fēng)光配比情況鏡場面積(m2)儲(chǔ)熱配置最新建設(shè)進(jìn)展吉西基地魯固直流白城140萬千瓦外送項(xiàng)目1-風(fēng)電400MW+光伏200MW+光熱100MW58萬8h+40MW電加熱2023年12月，關(guān)鍵設(shè)備完成采購2024年2月，EPC中標(biāo)吉西基地魯固直流白城140萬千瓦外送項(xiàng)目2-風(fēng)電400MW+光伏200MW+光熱100MW58萬8h+40MW電加熱2024年5月，吸熱塔基礎(chǔ)澆筑完成2024年8月，定日鏡開始安裝塔式電站在建項(xiàng)目情況（甘肅-3座）項(xiàng)目形象圖項(xiàng)目名稱風(fēng)光配比情況鏡場面積(m2)儲(chǔ)熱配置最新建設(shè)進(jìn)展阿克塞匯東新能源有限公司75萬千瓦光熱+示范項(xiàng)目光伏640MW+光熱110MW58萬8h2024年1月，定日鏡安裝完成2024年8月，進(jìn)入調(diào)試金塔中光太陽能10萬千瓦光熱+60萬千瓦光伏項(xiàng)目光伏600MW+光熱100MW76.782萬8h基本完成安裝工作，等待升電站建成，計(jì)劃今年12月投產(chǎn)三峽恒基能脈瓜州70萬千瓦光熱儲(chǔ)能+項(xiàng)目風(fēng)電400MW+光伏200MW+光熱100MW80萬6h2024年5月，汽輪發(fā)電機(jī)定子、汽包、蒸汽發(fā)生器完成2024年8月，東塔吸熱器吊裝完成，進(jìn)入調(diào)試階塔式電站在建項(xiàng)目情況（青海-5座）項(xiàng)目形象圖項(xiàng)目名稱風(fēng)光配比情況鏡場面積(m2)儲(chǔ)熱配置最新建設(shè)進(jìn)展中廣核德令哈200MW塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目光伏800MW+光熱200MW64.6萬6h2024年5月，汽機(jī)島基礎(chǔ)完成2024年9月，吸熱塔澆筑高度破百米，定日鏡安裝166套海南州共和縣光熱多能互補(bǔ)和源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目光伏900MW+光熱100MW50萬8h2024年6月，吸熱塔環(huán)基基礎(chǔ)澆筑完成；筒座鋼筋安裝完成，定日鏡開始安裝。塔式電站在建項(xiàng)目情況（青海-5座）項(xiàng)目形象圖項(xiàng)目名稱風(fēng)光配比情況鏡場面積(m2)儲(chǔ)熱配置最新建設(shè)進(jìn)展青海海南、海西基地青豫直流外送項(xiàng)目（1標(biāo)光伏900MW+光熱100MW70.02萬6h2024年5月，定日鏡場樁開始澆筑施工2024年6月，吸熱塔、熔鹽儲(chǔ)罐開始澆筑，青海海南、海西基地青豫直流外送項(xiàng)目（3標(biāo)光伏900MW+光熱100MW71.193萬12h2024年5月，發(fā)電機(jī)定子吊裝完成2024年6月，定日鏡晚裝完成三峽能源海西基地格爾木光伏光熱項(xiàng)目光伏1000MW+光熱100MW74.75萬8h2024年5月，吸熱塔順利封頂，發(fā)電機(jī)定子、汽包吊裝就位2024年8月，化學(xué)制水、DCS受電、吸熱器保溫防護(hù)安裝完成塔式電站在建項(xiàng)目情況（新疆-10座）項(xiàng)目形象圖項(xiàng)目名稱風(fēng)光配比情況鏡場面積(m2)儲(chǔ)熱配置最新建設(shè)進(jìn)展魯能阜康90萬千瓦光伏+10萬千瓦光熱多能互補(bǔ)項(xiàng)目光伏900MW+光熱100MW58.008萬8h2024年3月，總包、聚光集熱、熔鹽儲(chǔ)換熱系統(tǒng)定標(biāo)2024年8月，吸熱塔筒壁開始澆筑中能建哈密光（熱）儲(chǔ)項(xiàng)目150MW光熱電站光伏1350MW+光熱150MW61.5萬8h2024年5月，吸熱塔基礎(chǔ)混凝土澆筑完成2024年9月，熔鹽儲(chǔ)罐工程開工國家電投集團(tuán)河南電力有限公司光熱+光伏一體化項(xiàng)目光伏900MW+光熱100MW50萬8h2024年3月，定日鏡順利開始安裝2024年5月，吸熱塔順利封頂塔式電站在建項(xiàng)目情況（新疆-10座）項(xiàng)目形象圖項(xiàng)目名稱風(fēng)光配比情況鏡場面積(m2)儲(chǔ)熱配置最新建設(shè)進(jìn)展精河新華新能源有限公司“光熱儲(chǔ)能新能源”一體化基地項(xiàng)目光伏900MW+光熱100MW53萬8h2023年12月，開工2024年9月，EPC開始招標(biāo)中國能源建設(shè)集團(tuán)浙江火電建設(shè)有限公司光熱+光伏一體化項(xiàng)目光伏900MW+光熱100MW65.59萬12h2024年1月，空冷島主體封頂唐山海泰新能科技股份有限公司光熱+光伏一體化項(xiàng)目光伏900MW+光熱100MW52.479萬8h2024年3月，吸熱塔試樁完成；5月，定日鏡開始組裝；8月，空冷島鋼支架開始安吐魯番市托克遜縣烏斯通光熱+光伏一體化項(xiàng)目光伏900MW+光熱100MW44.04萬8h2024年1月，定日鏡開始組裝塔式電站在建項(xiàng)目情況（新疆-10座）項(xiàng)目形象圖項(xiàng)目名稱風(fēng)光配比情況鏡場面積(m2)儲(chǔ)熱配置最新建設(shè)進(jìn)展國投若羌縣10萬千瓦光熱儲(chǔ)能配套90萬千瓦光伏市場化并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目光伏900MW+光熱100MW65萬8h2024年7月，吸熱塔澆筑至100米2024年8月，定日鏡樁鉆孔、澆筑80%中電建若羌縣10萬千瓦光熱（儲(chǔ)能）+90萬千瓦光伏示范項(xiàng)目光伏900MW+光熱100MW65萬8h2024年8月，吸熱塔封頂新華水力發(fā)電有限公司博州10萬千瓦儲(chǔ)熱型光熱配建90萬千瓦新能源項(xiàng)目光伏900MW+光熱100MW53萬8h2024年8月，吸熱塔混凝土澆筑92%，預(yù)計(jì)九月初封頂，定日鏡下線100面低成本高精度的定日鏡+模塊化全自動(dòng)組裝生產(chǎn)線nn無線控制和通訊發(fā)展趨勢nn運(yùn)維方便nn節(jié)省成本nn縮短工期n全自動(dòng)化智能控制高集成度：集成鏡場和吸熱器運(yùn)行分析、協(xié)調(diào)控制，智能化監(jiān)控與保護(hù)?鏡場運(yùn)行控制無需人工干預(yù)，一鍵啟停?自動(dòng)調(diào)配鏡場，智能分配聚光熱負(fù)荷，自動(dòng)適應(yīng)多云工況?智能預(yù)測天氣和多云情況，基于預(yù)測信息給出多種輔助策略?利用大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)進(jìn)行運(yùn)行控制參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化?自動(dòng)分析和診斷故障槽式光沿程損失：空氣中的浮塵、水分、氣溶膠等造成大風(fēng)：集熱器設(shè)計(jì)載荷加大、用鋼量增加，集熱器、定日鏡、塔身和塔頂吸收器受高風(fēng)速影響在此不利的自然條件下，疊加我國太陽直接輻射資源偏低于國際主流光熱市場，我國太陽能熱發(fā)電行業(yè)仍然取得了德令哈德令哈50MW槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目技術(shù)路線：拋物面槽式(ET150)傳熱介質(zhì)類型：聯(lián)苯聯(lián)苯醚開口集熱面積：621300m2儲(chǔ)熱容量：9小時(shí)完整年發(fā)電量：超1.2億kWh(超2400h)烏拉特中旗烏拉特中旗100MW槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目技術(shù)路線：拋物面槽式(ET150)傳熱介質(zhì)類型：聯(lián)苯聯(lián)苯醚完整年發(fā)電量：~3.4億(約3400h)單日最高發(fā)電量：~221萬kWh(約22h)電站開發(fā)規(guī)模具有模塊化，光路短、衰電站開發(fā)規(guī)模具有模塊化，光路短、衰減小更適合單體大規(guī)模電站開發(fā)不會(huì)產(chǎn)生光污染，不影響候鳥遷徙，生態(tài)環(huán)境保護(hù)光線反射路徑較短，受空氣潔凈度影響較小，受風(fēng)力影響較小選址要求不受軍管區(qū)、飛行航線等地域條件限制緯度影響低緯度地區(qū)效率相對(duì)較高，高緯度地區(qū)可以通過合理的鏡場布置有效降低占地面積集熱損失輻照影響多云天氣下槽式電站運(yùn)行在太陽輻照低、大幅波動(dòng)工況下可穩(wěn)定發(fā)電多云天氣下槽式電站運(yùn)行西藏日喀則扎布耶鹽湖綠色綜合開發(fā)利用，萬噸電池級(jí)碳酸鋰供能項(xiàng)目類孤網(wǎng)運(yùn)行，生產(chǎn)穩(wěn)定性要求高，供電供汽需保障供應(yīng)西藏扎布耶源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化綜合能源供應(yīng)項(xiàng)目目前在西藏當(dāng)雄有三個(gè)槽式光熱電站共計(jì)250MW處于開發(fā)階段，即將投建(選址限制因素：機(jī)場、候鳥保護(hù)區(qū)、地震烈度高)國內(nèi)已投運(yùn)的兩個(gè)槽式光熱電站、一個(gè)在建槽式光熱電站，均采用的是國際成熟集熱器技術(shù)，尚未通過技術(shù)升級(jí)降低電站投資，目前中廣核、中電工程西北院、常州龍騰等單位均在進(jìn)行大開口新型集熱器的研發(fā)與應(yīng)用新型大開口集熱器連接電纜等使用數(shù)量減少約40%，集熱管使用數(shù)量減少約30%，回路進(jìn)出口閥門數(shù)量減少40%用量降低約25%，電站占地降低約10%中廣核、常州龍騰均在進(jìn)行熔鹽槽試驗(yàn)回路將大幅降低槽式電站造價(jià)，第一個(gè)百兆瓦級(jí)別的商業(yè)化熔鹽槽式電站或?qū)⒃谥袊鴮?shí)現(xiàn)。新型傳熱介質(zhì)-熔鹽槽式光熱電站造價(jià)劣勢：昂貴的導(dǎo)熱油采用熔鹽作為傳熱流體，減少熔鹽用量,熔鹽線菲采用二元熔鹽作為集熱、傳熱和儲(chǔ)熱統(tǒng)一工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)高溫儲(chǔ)熱發(fā)電。2020年5月，蘭州大成敦煌熔鹽線性菲涅耳式50MW光熱電站投入商業(yè)化運(yùn)行，為太陽能熱發(fā)電探索一種性價(jià)比更高的技示范項(xiàng)目通過3年運(yùn)行，在運(yùn)行過程中進(jìn)行針對(duì)性的技術(shù)升級(jí)改造，目前已實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)安全高性能的運(yùn)行，驗(yàn)證了熔鹽線聚焦技術(shù)的可行性。近年來，蘭州大成在熔鹽線菲方向的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)取得重要進(jìn)展，已初步形成（2研發(fā)中心+多制造基地）的產(chǎn)業(yè)集群，年產(chǎn)能達(dá)到300MW規(guī)模，25年達(dá)到年產(chǎn)能成本日益下降的光伏風(fēng)電，和成本日益下降的電化學(xué)儲(chǔ)能，以及電熱儲(chǔ)能設(shè)備。成本日益下降的光伏風(fēng)電，和成本日益下降的電化學(xué)儲(chǔ)能。根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)，直至2030年，儲(chǔ)能將以27%的復(fù)合年增長率增長，其中2030年年新增裝機(jī)容量達(dá)110GW/372GWh，是2023年預(yù)期數(shù)字的2.6倍。根據(jù)CNESA全球儲(chǔ)能項(xiàng)目庫的最新統(tǒng)計(jì)，截至2023年底，中國已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到了86.5GW，同比增長了45%。抽水蓄能項(xiàng)目以51.3GW的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，但自2015年以來，其規(guī)模占比持續(xù)下滑，2023年首次跌破60%。與此同時(shí)，新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)34.5GW/74.5GWh，在2023年實(shí)現(xiàn)了迅猛增長，新增裝機(jī)規(guī)模高達(dá)21.5GW/46.6GWh，是2022年的三倍之多，并首次在新增投運(yùn)規(guī)模上超過了抽水蓄能，近乎其四倍。容量大型化：百M(fèi)Wh級(jí)大型儲(chǔ)能電站項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)高度集成化：高度集成的預(yù)制艙式儲(chǔ)能設(shè)備場景全面化：新能源、火電、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、黑啟動(dòng)、用戶側(cè) 平滑出力波動(dòng)平滑出力波動(dòng)跟蹤計(jì)劃出力跟蹤計(jì)劃出力減少棄風(fēng)棄光減少棄風(fēng)棄光AGCAGC調(diào)頻靈活性改造靈活性改造調(diào)峰/調(diào)頻調(diào)峰/調(diào)頻無功支撐無功支撐需求響應(yīng)需求響應(yīng)WTGS變壓器BESS變壓器==rAC-DC-AC=rDC-AC變壓器變壓器=rDC-AC=rDC-AC交流耦合型光儲(chǔ)拓?fù)鋱D交流耦合型風(fēng)儲(chǔ)拓?fù)鋱DBESSBESSBESSBESS輸電線路電池儲(chǔ)能控制中心本地負(fù)荷#1本地負(fù)荷#n電池儲(chǔ)能單元#1電池儲(chǔ)能單元#n變壓器BESS=rDC-AC=DC-DC直流耦合型光儲(chǔ)拓?fù)鋱D電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能拓?fù)鋱DWTGS變壓器BESS變壓器==rAC-DC-AC=rDC-AC變壓器變壓器=rDC-AC=rDC-AC交流耦合型光儲(chǔ)拓?fù)鋱D交流耦合型風(fēng)儲(chǔ)拓?fù)鋱DBESSBESSBESSBESS輸電線路電池儲(chǔ)能控制中心本地負(fù)荷#1本地負(fù)荷#n電池儲(chǔ)能單元#1電池儲(chǔ)能單元#n變壓器BESS=rDC-AC=DC-DC直流耦合型光儲(chǔ)拓?fù)鋱D電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能拓?fù)鋱D光伏風(fēng)電出力特性，對(duì)于調(diào)相機(jī)，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能等有客觀必要需求。AGC指令A(yù)GC指令發(fā)電機(jī)出力=DC-AC=DC-AC儲(chǔ)能出力指令A(yù)GC指令A(yù)GC指令發(fā)電機(jī)出力=DC-AC=DC-AC儲(chǔ)能出力指令GG廠高變遠(yuǎn)動(dòng)RTU廠用母線廠用母線廠用負(fù)荷廠用負(fù)荷廠用負(fù)荷儲(chǔ)能控制單元火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻拓?fù)鋱D火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻拓?fù)鋱D設(shè)備形式6kV、10kV？6kV、10kV單臺(tái)功率約15MW約50MW約15MW98%98%98%光熱發(fā)電由于集熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)的溫度限制了轉(zhuǎn)化效率上限，和較為復(fù)雜的透平循環(huán)造成的能量損失，目相比于光伏發(fā)電系統(tǒng)較低，發(fā)電成本也較高。塔式光熱電站結(jié)合超臨界CO2循環(huán)是未來突破這一效率極限的有效提高發(fā)電效率：當(dāng)熱源溫度超過500℃時(shí)，S-CO2循環(huán)的熱效率高于傳統(tǒng)的蒸汽朗肯循環(huán)和氦氣布雷頓循環(huán)，且降低發(fā)電成本：S-C