2023-05-24-電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告-光熱發(fā)電專題報告2-解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制-尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素-東方證券-22-1mb

行業(yè)研究

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深度報告電力設(shè)備及新能源行業(yè)2023

年

4

月

7

日，國家能源局發(fā)布《國家能源局綜合司關(guān)于推動光熱發(fā)電規(guī)?；l(fā)展有關(guān)事項的通知》，爭取在“十四五”期間全國光熱發(fā)電每年新增開工規(guī)模達到300

萬千瓦左右。政策出臺助力行業(yè)發(fā)展，光熱規(guī)?；l(fā)展有望提速。此前我們撰寫了《新視角下，光熱電站的價值發(fā)現(xiàn)》報告，梳理了光熱發(fā)電的潛在價值。本文，我們以熔鹽塔式為例，從運行機理入手，詳細拆解光熱發(fā)電系統(tǒng)架構(gòu)。塔式光熱電站聚光、吸熱、儲熱、換熱發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合運行保證電站持續(xù)穩(wěn)定發(fā)電。1）聚光系統(tǒng)控制系統(tǒng)

根據(jù)太陽光情況計算并控制定日鏡的傾斜角度，保證每一束光

都能精準(zhǔn)打在吸熱器上。2）當(dāng)吸熱系統(tǒng)開始工作時：

低溫熔鹽儲罐中的低溫熔鹽泵

將

290℃的熔鹽打到吸熱塔頂部的吸熱器，依次流經(jīng)各吸熱管，吸收熱量升溫，最

終流出吸熱器，經(jīng)管道流入高溫熔鹽儲罐。電站會根據(jù)光照情況，通過調(diào)整低溫熔

鹽泵流速來控制熔鹽在吸熱器的時間，保證熔鹽從吸熱器出來時溫度達到

565℃。3）熔鹽罐一方面通過低溫熔鹽泵連接吸熱器，實現(xiàn)熱量的收集，另一方面通過高溫

熔鹽泵與換熱系統(tǒng)相連，實現(xiàn)高溫熔鹽的放熱。4）在光熱電站中，蒸汽換熱+發(fā)電系統(tǒng)的運行及維護與常規(guī)火電廠相似，通過高溫熔鹽與水工質(zhì)之間的熱交換，產(chǎn)生過熱蒸汽以驅(qū)動汽輪機做功，發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能?；谀芰渴睾?，光熱電站運行時各系統(tǒng)之間的運行功率、時長和能量流轉(zhuǎn)存在定量關(guān)系。以裝機容量

100MW，儲熱時長

10h

的光熱電站為例，計算各系統(tǒng)容量配置如下：1）儲熱容量

2222MWh，熔鹽

1.9

萬噸，熔鹽罐體積為

10278m3，吸熱器功率

533MW，吸熱器容量為

2667MWh，鏡場聚光功率為

1333MW，鏡場面積

139

萬平方米；2）此時電站太陽倍數(shù)為2.4，容量因子為45%，年發(fā)電量為3.96

億kWh。儲熱時長、鏡場面積、光伏棄電利用及光-電轉(zhuǎn)換效率等是電站設(shè)計的主要參數(shù)，對電站的整體性能和發(fā)電成本有重要影響。1）當(dāng)儲熱時長上升時，電站發(fā)電量、投資成本均會提升，度電成本會先降后升，存在一個最優(yōu)值。儲熱時長的確定取決于沒有太陽時段的滿發(fā)時數(shù)和電力價格的經(jīng)濟性，目前主要集中在

8~12h。2）鏡場面積在一定范圍內(nèi)增大可以增加集熱量和發(fā)電量，但會受到投資和儲熱容量的限制，使得發(fā)電量增加的趨勢逐漸變緩直至為

0，度電成本呈先下降后上升趨勢。在

10h

儲熱時長時，熔鹽塔式電站最優(yōu)太陽倍數(shù)大多處于

2.5~3

區(qū)間。3）光熱電站與光伏風(fēng)電形成多能互補，能量來源多了一個途徑，因此鏡場面積和吸熱器功率下降，投資成本降低，度電成本下降。4）當(dāng)光-電轉(zhuǎn)換效率上升時，電站的發(fā)電量會提高，度電成本下降；或者同等發(fā)電功率和時長下，投資成本下降，度電成本下降。投資建議與投資標(biāo)的投資建議隨著

2021年各地光熱發(fā)電政策陸續(xù)發(fā)布，尤其今年國家能源局發(fā)文明確了光熱發(fā)電的重要地位以來，國內(nèi)光熱發(fā)電項目的熱度不斷提升，項目的招標(biāo)和建設(shè)進度逐步加快。2021

年以來，我國公布了

48

個光熱發(fā)電項目，披露規(guī)模共計

5535MW，其中

24

個項目已開工（共計

2695MW），5

個項目已定標(biāo)（共計

440MW）。光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展提速，產(chǎn)業(yè)鏈眾多企業(yè)有望受益。建議關(guān)注：首航高科(002665，未評級)、西子潔能(002534，未評級)

、安彩高科(600207

，

未評級)

、振江股份(603507

，未評級)

、上海電氣(601727，未評級)、東方電氣(600875，未評級)、耀皮玻璃(600819，未評級)、三維化學(xué)(002469，未評級)、東華科技(002140，未評級)、凱盛新能(600876，未評級)、錫裝股份(001332，未評級)。風(fēng)險提示多種儲能路線的發(fā)展具有不確定性；光熱行業(yè)政策不及預(yù)期；光熱項目推進不及預(yù)期；光熱發(fā)電項目統(tǒng)計存在遺漏風(fēng)險；光熱電站實際參數(shù)和理論計算值有存在差異的風(fēng)險。有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。核心觀點國家/地區(qū)行業(yè) 電力設(shè)備及新能源行業(yè)報告發(fā)布日期 2023

年

05

月

23

日盧日6118lurixin@執(zhí)業(yè)證書編號：S0860515100003021-63325888*6119gugaochen@執(zhí)業(yè)證書編號：S0860520080004021-63325888*3206shijing1@執(zhí)業(yè)證書編號：S0860520090002香港證監(jiān)會牌照：BMO306顧高臣施靜梁杏紅嚴東liangxinghong@

yandong@新視角下，光熱電站的價值發(fā)現(xiàn)：光熱發(fā)電專題報告

12023-04-12看好（維持）中國解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素光熱發(fā)電專題報告

2電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。目

錄2塔式光熱電站基礎(chǔ)架構(gòu)詳解............................................................................

4聚光系統(tǒng)：跟蹤太陽，聚光成點.........................................................................................4集熱系統(tǒng)：收集熱量，加熱熔鹽.........................................................................................6儲熱系統(tǒng)：實現(xiàn)熱能儲存，是靈活調(diào)控發(fā)電的基礎(chǔ)............................................................7換熱+發(fā)電系統(tǒng)：熱能→機械能→電能

...............................................................................8光熱電站設(shè)計思路和能量流計算...................................................................

10光熱發(fā)電各系統(tǒng)之間的定量關(guān)系.......................................................................................10電站設(shè)計思路及案例解讀.................................................................................................

11變量匯總：尋找影響發(fā)電量和發(fā)電成本的關(guān)鍵因素

......................................

14為什么儲熱時長常見

10h

配置？

......................................................................................14最優(yōu)鏡場面積怎么確定？

.................................................................................................15光-電轉(zhuǎn)換效率如何提高？

................................................................................................18投資建議......................................................................................................

19風(fēng)險提示......................................................................................................

20電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。圖表目錄3圖

1：塔式光熱電站示意圖...........................................................................................................4圖

2：定日鏡結(jié)構(gòu)示意圖..............................................................................................................5圖

3：定日鏡傳動系統(tǒng)工作示意圖................................................................................................5圖

4：定日鏡跟蹤系統(tǒng)工作原理....................................................................................................6圖

5：光熱電站吸熱塔結(jié)構(gòu)...........................................................................................................6圖

6：吸熱器工作時熔鹽流動回路圖.............................................................................................7圖

7：青海中控德令哈

50MW

光熱電站熔鹽儲熱系統(tǒng)及熔鹽罐細節(jié)圖.........................................7圖

8：換熱、發(fā)電環(huán)節(jié)能量流動情況.............................................................................................8圖

9：換熱系統(tǒng)中熔鹽與蒸汽的能量交換過程..............................................................................8圖

10：光熱電站發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)造：汽輪機+發(fā)電機..........................................................................9圖

11：光熱電站能量流動過程....................................................................................................10圖

12：熔鹽塔式光熱電站設(shè)計思路............................................................................................

11圖

13：上網(wǎng)電價與太陽輻照量的關(guān)系.........................................................................................15圖

14：儲熱時間與度電成本之間的關(guān)系.....................................................................................15圖

15：容量因子隨太陽倍數(shù)與儲熱時長的變化關(guān)系...................................................................16圖

16：度電成本隨太陽倍數(shù)與儲熱時長的變化關(guān)系...................................................................16圖

17：帶有電加熱裝置的光伏-光熱互補系統(tǒng)示意圖..................................................................17圖

18：光熱電站能量損失圖.......................................................................................................18表

1：電站系統(tǒng)參數(shù)假設(shè)............................................................................................................12表

2：電站關(guān)鍵指標(biāo)計算結(jié)果.....................................................................................................13表

3：電站各系統(tǒng)優(yōu)化配置考慮因素...........................................................................................14表

4：電站配置變化對電站性能的影響.......................................................................................14表

5：50ＭＷ塔式電站在不同太陽倍數(shù)下的參數(shù)........................................................................16表

6：單獨光熱電站項目與光伏+光熱電站項目的鏡場面積對比.................................................17表

7：工程角度建議的熔鹽塔式技術(shù)優(yōu)化項................................................................................18表

8：2021

年以來光熱電站建設(shè)情況（截至

2023

年

5

月

14

日）

.............................................19電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。2023

年

4

月

7

日，國家能源局發(fā)布《國家能源局綜合司關(guān)于推動光熱發(fā)電規(guī)?；l(fā)展有關(guān)事項的

通知》，提出應(yīng)結(jié)合沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)新能源基地建設(shè)，盡快落地一批光熱發(fā)電項目，爭取在“十四五”期間全國光熱發(fā)電每年新增開工規(guī)模達到

300

萬千瓦左右。同時提出應(yīng)充分發(fā)揮光熱發(fā)電在新能源占比逐步提高的新型電力系統(tǒng)中的作用，助力實現(xiàn)碳達峰碳中和目標(biāo)。政策出臺助力行業(yè)發(fā)展，光熱規(guī)?；l(fā)展有望提速。此前我們撰寫了《新視角下，光熱電站的價值發(fā)現(xiàn)》報告，梳理了光熱發(fā)電的潛在價值。本文，我們以熔鹽塔式為例，從運行機理入手，詳細拆解光熱發(fā)電系統(tǒng)架構(gòu)。塔式光熱電站基礎(chǔ)架構(gòu)詳解光熱發(fā)電（Concentrated

Solar

Power，簡稱“CSP”）是一種太陽能聚光熱發(fā)電技術(shù)，其主要由聚光系統(tǒng)、吸熱系統(tǒng)、儲換熱系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)四個模塊構(gòu)成。聚光系統(tǒng)跟蹤太陽的運行軌跡將太陽輻射能反射至吸熱塔頂?shù)奈鼰崞魃?，實現(xiàn)太陽能的聚集；吸熱系統(tǒng)表面吸收太陽能能量，加熱其內(nèi)部的吸熱介質(zhì)，將太陽能高效轉(zhuǎn)換為熱能；儲換熱系統(tǒng)將加熱后的熔鹽進行儲存，在需要發(fā)電時熔鹽與水進行熱交換，以產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽；發(fā)電系統(tǒng)利用過熱蒸汽推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。圖

1：塔式光熱電站示意圖數(shù)據(jù)來源：《塔式熔鹽太陽能光熱發(fā)電技術(shù)》許利華等，東方證券研究所聚光系統(tǒng)：跟蹤太陽，聚光成點聚光系統(tǒng)是光熱發(fā)電的前端子系統(tǒng)，為整個電站提供“燃料”。塔式太陽能聚光系統(tǒng)通過成千上萬臺定日鏡組成的陣列在跟蹤控制裝置的驅(qū)動下跟蹤太陽的運動，將太陽光反射聚集至吸熱器。定日鏡在結(jié)構(gòu)上由聚光鏡面、反射鏡支架、基座、傳動裝置以及控制柜等部分組成。4電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

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解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。圖

2：定日鏡結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)來源：《塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的多級反射式聚光鏡場的研究》胡葉廣，東方證券研究所聚光系統(tǒng)工作時，太陽光會經(jīng)定日鏡反射后匯聚到吸熱器上，只有對定日鏡的精準(zhǔn)定位才能有效地發(fā)電，跟蹤技術(shù)的優(yōu)劣主要取決于傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的質(zhì)量。傳動系統(tǒng)安裝在立柱的頂部，主要由直流電機、雙回轉(zhuǎn)減速器、定日鏡傳動箱構(gòu)成，具備水平和俯仰旋轉(zhuǎn)功能，從而實現(xiàn)雙軸跟蹤。圖

3：定日鏡傳動系統(tǒng)工作示意圖數(shù)據(jù)來源：庫伯勒官網(wǎng)，《大型定日鏡驅(qū)動系統(tǒng)高精度雙電機消隙控制系統(tǒng)研究》白國博，東方證券研究所鏡場控制系統(tǒng)根據(jù)太陽光情況計算并控制定日鏡的傾斜角度，不間斷“追日”，保證每一束光都能打在吸熱器上并被高質(zhì)量吸收。具體運行原理是：首先根據(jù)天文學(xué)公式計算出太陽位置，在知道太陽位置與定日鏡位置后，便可得到太陽入射

光線的方向；根據(jù)定日鏡與吸熱器的位置可得到太陽反射光線的方向；根據(jù)光的反射原理可解得

定日鏡鏡面法線的目標(biāo)角度。此時定日鏡傳動系統(tǒng)便會帶動定日鏡鏡面旋轉(zhuǎn)，通過水平旋轉(zhuǎn)及仰俯旋轉(zhuǎn)后，定日鏡鏡面法向會與計算得出的法線目標(biāo)角度一致。聚光比是衡量鏡場聚光性能的重要指標(biāo)，是聚集到吸熱器孔徑平面的平均輻射功率密度與進入聚光系統(tǒng)的太陽法向輻射功率密度的比值，塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)的聚光比在

300~1000

之間。5電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。圖

4：定日鏡跟蹤系統(tǒng)工作原理數(shù)據(jù)來源：中國能建，東方證券研究所集熱系統(tǒng)：收集熱量，加熱熔鹽吸熱系統(tǒng)中的介質(zhì)接收到高聚光比的光束照射，溫度升高，并傳導(dǎo)給吸熱介質(zhì)，以此完成了熱量的匯集，在泵的驅(qū)動下，高溫吸熱介質(zhì)流動到儲熱罐保存。光熱電站吸熱和儲熱介質(zhì)主要是熔鹽，由

60%NaNO3

和

40%KNO3

組成。熔鹽熔點為

210°C~230°C，接近熔點會凝固阻塞管道，當(dāng)溫度超過

600°C

時，熔鹽腐蝕性較大，會造成設(shè)備和管道等的減薄甚至破裂等，因此熔鹽的工作溫度區(qū)間一般為290℃~565℃。吸熱器由吸熱管并排組成?？紤]到吸收效率、傳熱速度、耐高溫、耐強腐蝕等特性，吸熱管選用鎳基合金，外表面涂有太陽能選擇性吸收涂層，可吸收

95%的入射太陽輻射。熔鹽的熔點較高，吸熱器的上下部分必須設(shè)置耐火及保溫材料，防止吸熱塔結(jié)構(gòu)受損。在太陽落山后，主要依靠電伴熱使吸熱器及管路保持高溫以避免熔鹽凝固。Solar

Two

試驗電站為外圓柱面形管壁式吸熱器，采用熔鹽中間回路，吸熱器管壁上共布置了

24

塊管板，每塊管板有

32

根吸熱管。圖

5：光熱電站吸熱塔結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來源：《首航節(jié)能敦煌

100MW

熔鹽塔式光熱電站建設(shè)與運行》報告，《塔式太陽能熱發(fā)電聚光集熱系統(tǒng)優(yōu)化與涂層老化試驗研究》周志偉，東方證券研究所當(dāng)電站開始工作時，低溫熔鹽儲罐中的低溫熔鹽泵將罐中

290℃的熔鹽打到吸熱塔的吸熱器，依次流經(jīng)各吸熱管，吸收熱量升溫，最終流出吸熱器，經(jīng)管道流入高溫熔鹽儲罐。電站會根據(jù)光照6電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

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解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。情況，通過調(diào)整低溫熔鹽泵流速，來控制熔鹽在吸熱器的時間，保證吸熱器出口的熔鹽溫度達到565℃。圖

6：吸熱器工作時熔鹽流動回路圖數(shù)據(jù)來源：《塔式太陽能吸熱器的光-熱-力耦合模擬及能流匹配特性研究》賈朋森，東方證券研究所儲熱系統(tǒng)：實現(xiàn)熱能儲存，是靈活調(diào)控發(fā)電的基礎(chǔ)儲熱系統(tǒng)由高、低溫

2

個儲熱罐，1

個疏鹽罐、熔鹽泵、儲熱介質(zhì)、電伴熱和保溫層等構(gòu)成。熔鹽罐用來儲存高低溫熔鹽，其工作環(huán)境比較惡劣，需從抗氯離子、熱疲勞性、防腐及絕熱等方面綜合考慮，熱熔鹽儲罐一般選擇低碳奧氏體不銹鋼，低溫熔鹽儲罐選擇碳鋼。罐體底部、頂部以及側(cè)壁外表面均包裹保溫層，同時配置了電加熱器，在停運階段對熔鹽進行加熱，保證熔鹽罐內(nèi)熔鹽處于液相，目前的技術(shù)水平可使得熔鹽罐熱損失低于

0.5%。圖

7：青海中控德令哈

50MW

光熱電站熔鹽儲熱系統(tǒng)及熔鹽罐細節(jié)圖數(shù)據(jù)來源：可勝技術(shù)官網(wǎng)，東方證券研究所光熱電站熔鹽罐一般配置

3

臺低溫熔鹽泵(2

開

1

備用)、2

臺高溫熔鹽泵(1

開

1

備用)和輔助功能用泵。高溫、低溫熔鹽泵的作用皆為抽出熔鹽并運送。熔鹽泵液下長軸放置于儲熱罐頂部，通過電機帶動長軸工作。熔鹽罐一方面通過低溫熔鹽泵連接吸熱器，實現(xiàn)熱量的收集，另一方面通過高溫熔鹽泵與換熱系統(tǒng)相連，實現(xiàn)高溫熔鹽與蒸汽的換熱。7電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。熔鹽儲罐、熔鹽換熱器、熔鹽泵及管道的合理設(shè)計是決定熔鹽儲換熱系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。當(dāng)儲熱系統(tǒng)工作時：

低溫熔鹽儲罐中的熔鹽經(jīng)低溫熔鹽泵打入吸熱器，吸熱升溫后經(jīng)導(dǎo)管流入高溫熔鹽儲

罐，以此儲熱過程完成；高溫熔鹽罐中的熔鹽經(jīng)高溫熔鹽泵打入蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，與水發(fā)生換熱，

溫度下降，經(jīng)管道流向低溫熔鹽罐，以此放熱過程完成。換熱+發(fā)電系統(tǒng)：熱能→機械能→電能在光熱電站中，換熱+發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)熱能向電能的轉(zhuǎn)換，其運行及維護與常規(guī)火電廠相似。換熱系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生裝置構(gòu)成，包括預(yù)熱器、蒸發(fā)器、過熱器和再熱器四個關(guān)鍵部件，通過高溫熔鹽與水工質(zhì)之間的熱交換，產(chǎn)生過熱蒸汽以驅(qū)動汽輪機做功。隨后發(fā)電機將汽輪機所做機械功轉(zhuǎn)化為電能。圖

8：換熱、發(fā)電環(huán)節(jié)能量流動情況數(shù)據(jù)來源：國際能源網(wǎng)，東方證券研究所換熱系統(tǒng)工作過程：高溫熔鹽泵將高溫熔鹽儲罐的熔鹽抽出，分成兩部分，一部分流經(jīng)過熱器，為飽和水變成水蒸氣提供熱源（在過熱器中，熔鹽溫度從

550+℃降至

430℃~450℃，蒸汽從

340℃上升至540+℃，形成過熱蒸汽）；另一部分進入再熱器將部分排出汽輪機的低溫蒸汽再次加熱，提供給汽輪機二次利用（在再熱器中，熔鹽溫度由

550+℃降至

440+℃，被加熱的再熱蒸汽溫度從

300+℃上升至

540+℃）。從過熱器和再熱器出來的

400+℃熔鹽匯合到一起，并依次流經(jīng)蒸發(fā)器和預(yù)熱器。熔鹽從預(yù)熱器出來時，溫度下降到

300℃左右，經(jīng)管道流回低溫熔鹽儲罐，從而完成整個換熱過程。給水泵加壓后的給水首先通過預(yù)熱器，在預(yù)熱器里與蒸發(fā)器流出的熔鹽換熱后成為飽和水。之后進入蒸發(fā)器后進一步吸熱，變?yōu)樗魵狻D

9：換熱系統(tǒng)中熔鹽與蒸汽的能量交換過程8電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。數(shù)據(jù)來源：《光熱電站儲熱系統(tǒng)熔鹽量設(shè)計優(yōu)化及工程應(yīng)用》孫云昊，東方證券研究所光熱電站發(fā)電系統(tǒng)主要由

汽輪機、發(fā)電機及輔助設(shè)備構(gòu)成。發(fā)電系統(tǒng)利用蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機組發(fā)電：蒸汽發(fā)生器出來的主蒸汽進入高壓缸做功，排汽進入蒸汽發(fā)生器的再熱器與熔鹽進行換熱后，再進入低壓缸進行做功。低壓缸的排汽進入冷凝器中凝結(jié)成水后，經(jīng)過凝結(jié)水泵升壓后進入高低壓加熱器，加熱后再進入蒸汽發(fā)生器，在這期間除氧器會除去給水中的氧氣和其他不凝結(jié)氣體。同時，汽輪機做功時其轉(zhuǎn)子會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，汽輪機轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機的轉(zhuǎn)子帶動發(fā)電機一起旋轉(zhuǎn)，此時發(fā)電機內(nèi)部的線圈會受到磁場的影響，從而產(chǎn)生電流進行發(fā)電。圖

10：光熱電站發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)造：汽輪機+發(fā)電機數(shù)據(jù)來源：利刃觀察眼，東方證券研究所9電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素數(shù)據(jù)來源：《太陽能熱發(fā)電站設(shè)計》王志鋒，東方證券研究所有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。光熱電站設(shè)計思路和能量流計算光熱發(fā)電各系統(tǒng)之間的定量關(guān)系光熱發(fā)電系統(tǒng)遵循能量守恒，基于光熱發(fā)電運行機理分析，各系統(tǒng)運行功率和時長之間存在定量的關(guān)系。在聚光系統(tǒng)中，總輻照功率

Ptsolar

為太陽表面單位面積上所發(fā)射的總輻射能，其中部分能量不能被鏡場利用，從而產(chǎn)生棄光功率

Ptcurt。聚光系統(tǒng)能量守恒公式可表示為：鏡場聚光功率????1=

總輻照量功率??????????????

?

棄光功率????????????從集熱系統(tǒng)的能量來源看，鏡場聚光功率

Pt1（t1）經(jīng)過光-熱轉(zhuǎn)換形成吸熱功率

Pt2（t1），光-熱轉(zhuǎn)換效率

ηSF

為

40%~43%左右。聚光、吸熱系統(tǒng)能量守恒公式可表示為：吸熱功率????2=

鏡場聚光功率????1

×

光?

熱轉(zhuǎn)換效率??????吸熱器吸熱量

=

吸熱功率????2

×

鏡場聚光時長??1關(guān)于集熱系統(tǒng)能量去向，在白天鏡場工作時時，一部分以儲熱功率

Pt3（t2）進行儲熱，另一部分直接以放熱功率

Pt4（t3）進行即時發(fā)電。此時吸熱熱系統(tǒng)能量守恒公式又可表示為：吸熱功率????2

×

鏡場聚光時長??1=

直接放熱功率????4

×

即時發(fā)電時長??3

+

儲熱功率????3

×

儲存熱量時長

??2在儲熱系統(tǒng)中，在白天鏡場工作時，以儲熱功率

Pt3

吸收熱能（t2），在鏡場不工作時以功率Pt5

進行放熱（t4）。儲熱系統(tǒng)在運行時會產(chǎn)生部分熱量損失Pt

loss，在實際運行中，可忽略不計。儲熱容量

=

儲熱系統(tǒng)儲熱功率????3

×

儲熱時長

??2

=

儲熱系統(tǒng)放熱功率????5

×

放熱時長??4在發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電性能

P6（t5）是由直接放熱功率

Pt4（t3）和儲熱系統(tǒng)放熱功率

Pt5（t4）決定的。此時發(fā)電系統(tǒng)能量守恒公式可表示為：發(fā)電量??

=

發(fā)電功率??6

×

電站工作時長??5=

(直接放熱功率????4

×

即時發(fā)電時長??3+儲熱系統(tǒng)放熱功率????5

×

放熱時長??4)

×

熱?

電轉(zhuǎn)換效率??????其中熱-電轉(zhuǎn)換效率

ηPB

為

40%~45%左右。圖

11：光熱電站能量流動過程10電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。容量因子是衡量光熱電站發(fā)電性能的指標(biāo)之一，其定義是規(guī)定時間段內(nèi)實際輸出的電量與滿負荷條件下輸出電量的比值，時間段一般為年。我國

8

座已投運的光熱示范電站的設(shè)計發(fā)電小時數(shù)為2920~4280

小時，設(shè)計容量因子處于

33.3%~48.9%。電站設(shè)計思路及案例解讀光熱電站設(shè)計時需要根據(jù)業(yè)主方的需求，綜合各系統(tǒng)之間的配置關(guān)系來確定各項參數(shù)。只要給出設(shè)計點

DNI、裝機容量、儲熱時長及電站全功率工作時長需求，就能確定各環(huán)節(jié)參數(shù)。就能根據(jù)裝機容量及儲熱時長可推算出儲熱系統(tǒng)配置需求，即所需熔鹽噸數(shù)、儲熱罐體積；根據(jù)裝機容量及電站全功率工作時長，可推算出透平機所需熱量，進而推算出吸熱器的吸熱量，得到吸熱器的吸熱功率需求；根據(jù)吸熱器的吸熱能量又可計算出鏡場聚光能量，進而得出鏡場聚光功率以及所需配置的鏡場面積。圖

12：熔鹽塔式光熱電站設(shè)計思路數(shù)據(jù)來源：《太陽能熱發(fā)電站設(shè)計》王志鋒，東方證券研究所設(shè)計點太陽法向直射輻照度（設(shè)計點

DNI）是當(dāng)?shù)啬衬?、某日、某時刻以及對應(yīng)的氣象條件的DNI。設(shè)計點

DNI

是光熱電站設(shè)計的首要參數(shù)，可根據(jù)其確定聚光場面積、吸熱器功率、儲熱容量、發(fā)電機組額定容量、電站年發(fā)電量和各個設(shè)備的效率等關(guān)鍵參數(shù)，因此設(shè)計點

DNI

的時間選擇尤為重要。當(dāng)設(shè)計點

DNI

選值偏小時，吸熱器額定功率偏小，當(dāng)太陽直射光照強度大于此設(shè)計點

DNI

時，出現(xiàn)棄光需要控制關(guān)閉部分定日鏡，而避免吸熱器的超溫運行；當(dāng)設(shè)計點

DNI

選值偏大時，吸熱器額定功率偏大，全年大部分時間吸熱器實際功率低于額定功率，兩種情況下電站經(jīng)濟性均沒有達到最優(yōu)。我國光熱項目的設(shè)計點

DNI

大多處于

700W/m2～950W/m2

區(qū)間。11電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素基于電站設(shè)計思路，熔鹽量、鏡場面積等關(guān)鍵參數(shù)的計算結(jié)果如下：儲熱容量：儲熱罐所儲存的能量能夠滿足發(fā)電機全功率全等效時長運行，因此，儲熱容量????

=

額定發(fā)電功率

????6

(100MW)

÷

熱?

電轉(zhuǎn)換效率??????

(45%)

×

儲熱時長?

(10h)=

2222MWh儲熱熔鹽用量和儲熱罐體積：單位熔鹽儲熱量由熔鹽工作時的溫差決定。熔鹽在吸熱器吸收熱量，溫度達到

565℃，進入高溫熔鹽儲罐，放熱時，與水進行熱交換，溫度降為

290℃，溫差275℃，則單位熔鹽儲熱能力為：單位噸熔鹽儲熱量????

=

熔鹽溫差(565℃?

290℃)

×

比熱容（1.53??/(??

·

??)）

=

420.75J/g=

0.1109????h/噸此處不考慮為保證系統(tǒng)正常運行而留在熔鹽罐、管道中熔鹽量，僅考慮為滿足儲熱時長所需的熔鹽量為：熔鹽噸數(shù)??

=

儲熱容量????(2222MWh)

÷

單位噸熔鹽儲熱量????（0.1109????h/噸）=

19014

噸僅考慮為滿足儲熱時長所需的熔鹽的體積為：熔鹽罐體積??

=

熔鹽噸數(shù)??（19014

噸）

÷

液態(tài)熔鹽密度??（1850kg/m3）

=

10278??3吸熱器功率：吸熱器接收鏡場光照吸收能量，電站運行所需的熱量都從此來，因此吸熱器容量為：吸熱器容量????

=

額定發(fā)電功率

????6

(100MW)×

電站全功率工作時長??5

(12h)÷熱?

電轉(zhuǎn)換效率??????

(45%)

=

2667?????有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。我們以裝機容量（P6）100MW、儲熱時長

10h

的熔鹽塔式光熱電站為例，計算電站各系統(tǒng)容量配置。關(guān)鍵假設(shè)如下：假設(shè)其所處地點

DNI

值

950W/m2，年運行天數(shù)

330

天；假設(shè)鏡場工作時長為

5h/天；假設(shè)電站光-熱轉(zhuǎn)換效率

40%，熱-電轉(zhuǎn)換效率

45%；假設(shè)電站全功率發(fā)電時長為

12h/天。表

1：電站系統(tǒng)參數(shù)假設(shè)參數(shù)數(shù)值裝機容量（P6）100MW電站全功率發(fā)電時長（t5）12h鏡場全功率工作時長（t1）5h儲熱時長（h）10h年工作天數(shù)330

天設(shè)計點

DNI

值950W/m2光-熱轉(zhuǎn)換效率40%熱-電轉(zhuǎn)換效率45%數(shù)據(jù)來源：《塔式太陽能光熱發(fā)電站設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)》許繼剛，《塔式太陽能熱發(fā)電站設(shè)計點

DNI

優(yōu)化研究》李博等，《太陽能熱發(fā)電站設(shè)計》王志鋒，東方證券研究所12電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素數(shù)據(jù)來源：東方證券研究所測算有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。吸熱器功率????2

=

吸熱器容量????(2667MWh)

÷

鏡場全功率聚光時長??1(5h)

=

533????鏡場面積：鏡面接收太陽輻射并反射匯聚至吸熱器，滿足吸熱功率

533MW

需要的鏡場用量為：鏡場聚光功率????1

=

吸熱器功率????2

(533MW)

÷

光?熱轉(zhuǎn)換效率??????(40%)

=

1333????鏡場面積

A

=

鏡場聚光功率????1(1333????)

÷設(shè)計點??????(0.95kW/m2)

=

139

萬平方米太陽倍數(shù)：吸熱器功率（Pt2）與透平機功率的比值，反應(yīng)了集熱系統(tǒng)容量與發(fā)電系統(tǒng)容量之間的差別：太陽倍數(shù)

=

吸熱器功率（????2）

÷

透平機功率=

吸熱器功率（????2）

÷（電站額定發(fā)電功率??6(100????)÷

熱?

電轉(zhuǎn)換效率??????

(45%)）

=

533

÷

（100

÷

45%）

=

2.4年發(fā)電量：電站額定發(fā)電功率（P6）與電站全功率工作時長（t5）的乘積，再乘以工作天數(shù)330

天，為全年發(fā)電量

3.96

億kWh；年發(fā)電量

=

電站額定發(fā)電功率????6(100????)

×

電站全功率工作時長

??3(12h)=100×12×330÷100000=3.96億

kWh7）發(fā)電小時數(shù)和容量因子：此時對應(yīng)的該電站年發(fā)電小時數(shù)（全功率）是

3960

小時，平均日發(fā)電小時數(shù)（全功率）是

10.8

小時，電站容量因子為

45%：平均日發(fā)電小時數(shù)(全功率)

=

電站全功率工作時長??3(12h)

×

工作天數(shù)(330

天)

÷365

天=

12

×

330

÷

365

=

10.8

小時容量因子

=

平均日發(fā)電小時數(shù)（全功率）

÷

24

小時

=

10.8

÷

24

=

45%綜上，通過上述對案例電站的定量計算可知，裝機容量（P6）100MW，儲熱時長

10h，鏡場全功率聚光時長

5h

的電站，需配置的核心設(shè)備參數(shù)如下：儲熱容量為

2222MWh，熔鹽

19014

噸，熔鹽罐體積為

10278m3，吸熱器功率為

533MW，吸熱器容量為

2667MWh，鏡場聚光功率為

1333MW，鏡場面積

139

萬平方米；此時電站太陽倍數(shù)為

2.4，容量因子為

45%，年發(fā)電量為

3.96

億

kWh。表

2：電站關(guān)鍵指標(biāo)計算結(jié)果參數(shù)具體數(shù)值額定發(fā)電功率100MW儲熱容量2222MWh熔鹽噸數(shù)（僅包括滿足儲熱時長的最低用量）19014

噸熔鹽罐體積10278m3吸熱器功率533MW吸熱器容量2667MWh鏡場聚光功率1333MW鏡場面積139

萬平方米太陽倍數(shù)2.4容量因子45%年發(fā)電量3.96億

kWh13電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。變量匯總：尋找影響發(fā)電量和發(fā)電成本的關(guān)鍵因素聚光集熱系統(tǒng)、儲換熱系統(tǒng)與發(fā)電系統(tǒng)之間的匹配度，是決定光熱電站性能表現(xiàn)的前提。光熱電站設(shè)計時需要綜合考慮多個因素，以實現(xiàn)各個系統(tǒng)的最優(yōu)化匹配，提升各系統(tǒng)效率并降低投資成本。表

3：電站各系統(tǒng)優(yōu)化配置考慮因素考慮因素優(yōu)化目標(biāo)鏡場規(guī)模與鏡場布置綜合考慮士地利用率與鏡場效率吸熱塔高度綜合考慮投資與鏡場效率吸熱器熱功率綜合考慮投資、效率、光資源利用率儲熱時長與儲熱容量綜合考慮調(diào)峰能力、風(fēng)光棄電、系統(tǒng)投資換熱功率換熱面積、換熱器設(shè)計(單列、雙列)裝機規(guī)模與運行模式兼顧發(fā)電系統(tǒng)效率與儲能調(diào)峰能力數(shù)據(jù)來源：可勝技術(shù)，東方證券研究所儲熱時長、鏡場面積（太陽倍數(shù)）、光伏棄電利用及光-電轉(zhuǎn)換效率等是電站設(shè)計的主要參數(shù)，對電站的整體性能和發(fā)電成本有重要影響。當(dāng)儲熱時長上升時，電站發(fā)電量、投資成本均會提升，度電成本會先下降后上升，存在一個最優(yōu)值。儲熱時長的確定取決于沒有太陽時段的滿發(fā)時數(shù)和電力價格的經(jīng)濟性，目前配置主要集中在

8~12h。太陽倍數(shù)在一定范圍內(nèi)增大可以增加集熱量和發(fā)電量，但會受到投資和儲熱容量的限制，使得發(fā)電量增加的趨勢逐漸變緩直至為

0，度電成本呈先下降后上升趨勢。在

10h

儲熱時長時，熔鹽塔式電站最優(yōu)太陽倍數(shù)大多處于

2.5~3

區(qū)間。光熱電站與光伏風(fēng)電形成多能互補，能量來源多了一個途徑，因此鏡場面積和吸熱器功率下降，投資成本降低，度電成本下降。當(dāng)前通過技術(shù)、運維等多種途徑，系統(tǒng)效率有

6.8%~15.2%的提升空間。當(dāng)光-電轉(zhuǎn)換效率上升時，電站的發(fā)電量會提高，度電成本下降；或者同等發(fā)電功率和時長下，投資成本下降，度電成本下降。表

4：電站配置變化對電站性能的影響變量電站發(fā)電量投資成本度電成本儲熱時長↑↑存在最優(yōu)值鏡場面積↑↑存在最優(yōu)值光伏棄電利用↑↓↓光-電轉(zhuǎn)換效率↑不變↓數(shù)據(jù)來源：《塔式太陽能熱發(fā)電太陽倍數(shù)及儲熱時長優(yōu)化研究》羅彥，東方證券研究所為什么儲熱時長常見

10h

配置？14電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素新能源固定電價機制已成為歷史，參與電力現(xiàn)貨交易已成必然趨勢。儲熱時長的確定取決于沒有太陽時段的滿發(fā)時數(shù)和電力價格的經(jīng)濟性，可通過兩個步驟確定：步驟一：根據(jù)上網(wǎng)電力價格和太陽落山的時間差初步確定儲熱時間。根據(jù)《太陽能熱發(fā)電站設(shè)計》實例，該地太陽落山后高電價的時段有

6h

左右，因此可初步設(shè)定儲熱時間為

6h。圖

13：上網(wǎng)電價與太陽輻照量的關(guān)系數(shù)據(jù)來源：《太陽能熱發(fā)電站設(shè)計》王志峰等，東方證券研究所步驟二：計算不同儲熱時間對發(fā)電成本的影響。儲熱時間越長，光熱電站的初投資成本越大，因此儲熱時長會影響到發(fā)電成本的變化。以

50MW槽式光熱電站為例，電站

LCOE

值隨儲熱時長的增大呈先減小后增大的趨勢，存在最低

LCOE

值。當(dāng)儲熱時長為10h，該電站的LCOE

值最低可達

1.24

元/kWh。圖

14：儲熱時間與度電成本之間的關(guān)系數(shù)據(jù)來源：《中國太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)政策研究報告》，東方證券研究所通過以上兩步，基本確定該地光熱電站的儲熱時長宜配置在

6~10h

之間。當(dāng)前從披露配儲時長的15

個大型在建光熱電站來看，其配置的儲熱時長也主要分布在

8~12h。最優(yōu)鏡場面積怎么確定？

國家能源局發(fā)布《國家能源局綜合司關(guān)于推動光熱發(fā)電規(guī)?；l(fā)展有關(guān)事項的通知》指出：原則

上每

100MW

電站的鏡場面積不應(yīng)少于

80

萬平方米。鏡場是電站的能量來源，投資成本占到系統(tǒng)整體的

50%左右，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性及經(jīng)濟性有著重要影響。有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。1.571.381.321.271.241.271.291.61.61.51.51.41.41.31.31.20h 4h 6h 8

h10

h12

h16

h度電成本（元/kwh）15電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

——

解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素近年來，我國西部地區(qū)風(fēng)電、光伏發(fā)電規(guī)模高速增長，在風(fēng)光大發(fā)階段，甚至出現(xiàn)了負電價。在風(fēng)光+光熱互補系統(tǒng)中，在風(fēng)光大發(fā)階段，風(fēng)光發(fā)電就可滿足電網(wǎng)需求，光熱電站可降低即時發(fā)電電量，白天以最低功率運行，將熱量儲存起來，選擇高電價時段進行發(fā)電。在這種情況下，所有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。鏡場越大，聚光集熱功率越大，可支撐電站裝機規(guī)模越大；但同時，隨著鏡場面積的增加，其半徑逐漸增大，定日鏡距離吸熱塔越遠，聚光效率越低，導(dǎo)致鏡場光熱轉(zhuǎn)換效率降低。根據(jù)華北電力大學(xué)劉洋研究，當(dāng)鏡場面積從

18.92

萬m2

擴大至

46.02

萬

m2

時，平均單位定日鏡面積的集熱功率由

6.08ＭＷ/萬

m2

下降至

5.05ＭＷ/萬

m2。因此，一味的提高鏡場面積可能會降低電站系統(tǒng)的整體效率，降低經(jīng)濟性。表

5：50ＭＷ塔式電站在不同太陽倍數(shù)下的參數(shù)指標(biāo)配置

1配置2配置

3太陽倍數(shù)2.33.644.65鏡場總面積／萬

m218.923346.02定日鏡個數(shù)／個157727503835集熱場輸出總熱量／ＭＷ115.10182.28232.28集熱場輸出熱功率與鏡場面積的比值（ＭＷ/萬

m2）6.085.525.05數(shù)據(jù)來源：《塔式光熱電站熱電聯(lián)供系統(tǒng)性能研究及優(yōu)化》劉洋，東方證券研究所當(dāng)系統(tǒng)裝機容量一定時，太陽倍數(shù)取值的增大代表集熱場規(guī)模的增大，即定日鏡數(shù)量增加。在初步設(shè)計時確定恰當(dāng)?shù)奶柋稊?shù)，進而對定日鏡數(shù)量及其排列布置進行合理設(shè)計，對系統(tǒng)投資成本以及運行效率有重要影響。當(dāng)儲熱時長一定時，太陽倍數(shù)的增加使集熱場輸出的等價功率增加，即進入汽機的主汽流量增加。而當(dāng)太陽倍數(shù)一定時，儲熱時長的增加使儲熱系統(tǒng)最大容量提高、減小了熱量溢出的損失，二者都使電站年發(fā)電量、年容量因子提升。儲熱時長確定后，太陽倍數(shù)在一定范圍內(nèi)增大可以增加集熱量和發(fā)電量，但會受到投資和儲熱容量的限制，使得發(fā)電量增加的趨勢逐漸變緩直至為

0。當(dāng)保持儲熱時長不變時，LCOE

的值均會隨著太陽倍數(shù)的增加先減小后增加。對于任一固定儲熱時長，均存在最優(yōu)的太陽倍數(shù)可以使

LCOE

值最低，且最優(yōu)值太陽倍數(shù)的值會隨著儲熱時長的增大而增大。圖

15：容量因子隨太陽倍數(shù)與儲熱時長的變化關(guān)系 圖

16：度電成本隨太陽倍數(shù)與儲熱時長的變化關(guān)系數(shù)據(jù)來源：《塔式太陽能熱發(fā)電太陽倍數(shù)及儲熱時長優(yōu)化研究》羅彥，東方證券研究所數(shù)據(jù)來源：《塔式太陽能熱發(fā)電太陽倍數(shù)及儲熱時長優(yōu)化研究》羅彥，東方證券研究所16電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

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解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素數(shù)據(jù)來源：《光伏光熱互補發(fā)電系統(tǒng)多目標(biāo)容量優(yōu)化研究》張博智等，東方證券研究所有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。需集熱功率降低，可達到降低鏡場面積、提高電站經(jīng)濟性的目的。近期規(guī)劃的光熱光伏一體化項目，相較于我國

8

個已建成的單獨運行的光熱示范項目，同等光熱裝機規(guī)模下鏡場配置面積大大降低，降幅約

50%。在獨立光熱電站中鏡場面積成本占到電站初始投資的

50%，而光伏光熱打捆運行可大幅降低鏡場面積，或可解決當(dāng)下光熱電站不經(jīng)濟的問題。表

6：單獨光熱電站項目與光伏+光熱電站項目的鏡場面積對比項目名稱光熱規(guī)模是否配置光伏鏡場面積首航節(jié)能敦煌

100MW

熔鹽塔式光熱發(fā)電項目100MW否140

萬平方米烏拉特中旗

100MW

導(dǎo)熱油槽式光熱發(fā)電項目100MW否115

萬平方米中控德令哈

50MW

熔鹽塔式光熱發(fā)電項目50MW否54.27

萬平方米中廣核德令哈

50MW導(dǎo)熱油槽式光熱發(fā)電項目50MW否62

萬平方米魯能海西

50MW

熔鹽塔式光熱發(fā)電項目50MW否61

萬平方米中電建青海共和熔鹽

50MW

塔式光熱發(fā)電項目50MW否60

萬平方米中電工程哈密

50MW

熔鹽塔式光熱發(fā)電項目50MW否69.68

萬平方米中廣核青海德令哈光儲熱一體化

200

萬千瓦項目（一期

80

萬千瓦光伏+20

萬千瓦光熱）200MW是117.4

萬平方米中電建共和

100

萬千瓦光伏光熱項目100MW是50

萬平方米三峽能源海西基地格爾木

100

萬千瓦光伏+10

萬千瓦光熱項目100MW是74.75

萬平方米吐魯番市托克遜縣烏斯通光熱+光伏一體化項目100MW是44.04

萬平方米吐魯番鄯善七克臺

1GW“光熱儲能+光伏”一體化示范項目100MW是65.59

萬平方米若羌縣

10

萬千瓦光熱（儲能）+90

萬千瓦光伏示范項目100MW是60

萬平方米數(shù)據(jù)來源：太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，CSPPLAZA，《中國太陽能熱發(fā)電行業(yè)藍皮書

2022》，東方證券研究所在風(fēng)光+光熱互補的新能源發(fā)電體系中，通過在光熱電站部分配置熔鹽電加熱器，適時進行電熱轉(zhuǎn)換，有助于解決棄風(fēng)棄光問題，同時降低鏡場面積，降低光熱初始投資。增設(shè)電加熱器，將風(fēng)光部分或全部棄電轉(zhuǎn)化為熱能存入塔式電站的儲熱系統(tǒng)中，以低成本的方式進行棄電熱儲存，選擇高電價時段發(fā)電，從而實現(xiàn)光伏和光熱電站之間深度耦合。熔鹽電加熱器是風(fēng)光+光熱系統(tǒng)進一步優(yōu)化調(diào)峰和儲能作用的關(guān)鍵，或?qū)⒊蔀槲磥硇履茉窗l(fā)電的主流模式。我國吉電股份吉西基地魯固直流

140

萬千瓦外送項目

1

中的

100MW

光熱項目就配備了

40MW電加熱器，用于加熱熔鹽儲存風(fēng)電或光伏的棄電。圖

17：帶有電加熱裝置的光伏-光熱互補系統(tǒng)示意圖17電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

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解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分，或請與您的投資代表聯(lián)系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責(zé)申明。光-電轉(zhuǎn)換效率如何提高？

光-電轉(zhuǎn)換效率反映了光熱電站在一段時間內(nèi)將光能轉(zhuǎn)換成電能的比例，是光-熱轉(zhuǎn)換效率和熱-電

轉(zhuǎn)換效率的乘積。塔式光熱電站的光-電轉(zhuǎn)換效率約在

16%~20%之間。光-熱轉(zhuǎn)換過程中的效率損失主要來自定日鏡在接收和反射太陽能的過程中存在的鏡面損失、

余弦損失、陰影和阻擋損失、大氣衰減損失和溢出損失等，能量合計損失大約為

45~48%左右。此外，考慮到

吸熱器的啟動、吸收率、溢出損失等會產(chǎn)生10%左右損耗，因此光-熱轉(zhuǎn)換效率大約為

40%~44%之間。熱-電轉(zhuǎn)換過程中的效率損失主要來自汽輪機組做功損耗，與常規(guī)火電廠效率無較大差異，光熱電站的熱-電轉(zhuǎn)換效率約在

40~45%左右。根據(jù)美國麻省理工學(xué)院研究，如果初始的光照能量為

100%的話，光熱系統(tǒng)真正吸收的熱量只有42%，這

42%的熱量轉(zhuǎn)化為電能后只余下

17%，最終凈發(fā)電效率為

16%，也就是說，多達

84%

的能量沒有得到利用，因此光熱電站光-電轉(zhuǎn)換效率約為

16%左右。圖

18：光熱電站能量損失圖數(shù)據(jù)來源：國際能源網(wǎng)，東方證券研究所提高光熱發(fā)電效率在于提高光-熱轉(zhuǎn)換效率和熱-電轉(zhuǎn)換效率，國內(nèi)外的研究也大都集中于這兩個過程。通過改進現(xiàn)有熔鹽塔式的定日鏡清潔技術(shù)、云預(yù)測、定日鏡鏡面工藝、汽輪機技術(shù)等，棄光率、鏡面反射率、吸熱器吸收率等指標(biāo)可大幅優(yōu)化，

預(yù)計可實現(xiàn)光熱發(fā)電系統(tǒng)效率約6.8%~15.2%的增幅。表

7：工程角度建議的熔鹽塔式技術(shù)優(yōu)化項技術(shù)優(yōu)化項提升環(huán)節(jié)系統(tǒng)效率提升值(≥,)定日鏡清潔技術(shù)定日鏡聚光效率光-熱2%~6%↑云預(yù)測技術(shù)太陽光利用光-熱2%~4%↑定日鏡鏡面工藝定日鏡聚光效率光-熱0.4%~1%↑鏡場排布優(yōu)化鏡場效率、成本光-熱0.4%~0.7%↑吸熱器涂層吸熱效率光-熱1%~2%↑汽輪機效率汽輪機效率熱-電1%~1.5%↑數(shù)據(jù)來源：《中國太陽能熱發(fā)電行業(yè)藍皮書

2022》，東方證券研究所18電力設(shè)備及新能源行業(yè)深度報告

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解剖光熱發(fā)電結(jié)構(gòu)和運行機制，尋找影響發(fā)電效率和成本的核心因素有關(guān)分析師的申明，見本報告最后部分。其他重要信息披露見