光热发电要热了?

发布时间:

2023-04-17 00:00

“一个飞速发展,一个进展缓慢。”同为光利用,光热发电和光伏发电两种技术路线的成绩却大不相同。截至目前,光伏累计装机规模超390GW,2022年新增装机创下87.4GW历史新高。反观光热发电,截至2022年累计装机规模尚不足600MW,真可谓同光不同命。

随着“双碳”目标的提出,以及各地对新能源配储政策的出台,光热发电终于迎来新的发展机遇。近日,国家能源局综合司《关于推动光热发电规模化发展有关事项的通知》提出,力争“十四五“期间,全国光热发电每年新增开工规模达到300万千瓦左右,并要求结合沙漠、戈壁、荒漠地区新能源基地建设,尽快落地一批光热发电项目。其中,内蒙古80万千瓦,甘肃70万千瓦,青海100万千瓦,宁夏10万千瓦,新疆20万千瓦。国家能源局《2023年能源工作指导意见》中也提出,积极推进光热发电规模化发展。蛰伏多年,光热发电终要崛起?

成本掣肘,发展缓慢

光热发电是指利用聚光装置,将太阳辐射能转化为热能,然后通过常规的热机将热能转化为电能的技术。光热发电系统可分成集热系统、热传输系统、蓄热与热交换系统、发电系统四部分。

按聚焦方式及结构的不同,光热技术可以分为塔式、槽式、碟式、菲涅尔式四种。目前上述四种技术路线中,塔式和槽式发电应用较为广泛。据相关机构统计,我国已有光热发电系统中,塔式技术占比约 60%,槽式技术占比约28%,线性菲涅尔技术约占12%。而在全球范围内,塔式技术占比20%,槽式技术占比76%。

2015年,我国光热发电商业化迎来重要突破。当年9月30日,国家能源局发布《关于组织太阳能热发电示范项目》文件,点燃了光热企业的投资热情,申报规模高达8.8GW。

2016年9月,国家能源局正式发文,启动首批20个太阳能热发电示范项目建设。据了解,首批光热示范项目实行补贴退坡制,2018年12月31日前全部建成投产的首批示范项目执行每千瓦时1.15元(含税)标杆上网电价。后续,相关部门规定,2021年底前全容量并网的首批光热示范项目均执行1.15元/kWh的标杆电价。

尽管有1.15元/kWh的补贴刺激,但受成本限制以及疫情的影响,首批光热示范项目进展并不理想。2020、2021年光热发电项目几乎处于停滞阶段,截至目前仅有8个项目实现了并网发电。而此前业内期待的第二批示范项目也无疾而终。

按照相关部门规定,除首批光热示范项目外,2020年及之后的新增光热发电项目,补贴支持由中央转到地方。失去国家补贴的支持,初始投资成本较高的光热发电再次迎来压力。

据了解,光热发电项目的投资成本主要集中在集热系统、吸热系统、储换热系统,设备系统成本占比在8成左右。相关机构统计,2022年主流的10万千瓦装机、12小时储热塔式光热单位千瓦造价在2.5万~3万元。尽管过去十余年间光热发电成本快速下降,但较风电、光伏仍有较大差距。

随着“双碳”目标的提出,风电、光伏等新能源装机规模大幅攀升,截至2022年底,风电、光伏累计装机规模达到365GW和393GW。风、光自身间歇性、波动性特征,对电网造成了一定冲击。而光热发电既具有灵活性,又兼具储能特性,能够一定程度解决光伏、风电的间歇性和不确定性,成为三北地区风光基地配套储能的重要路径之一。

风光大基地、一体化项目带火光热

光热发电的重要性,已在多个国家级政策中被提及。国家发改委《可再生能源“十四五”规划》中提到,“有序推进长时储热型太阳能热发电发展。推进关键核心技术攻关,推动太阳能热发电成本明显下降。在青海、甘肃、新疆、内蒙古、吉林等资源优质区域,发挥太阳能热发电储能调节能力和系统支撑能力,建设长时储热型太阳能热发电项目,推动太阳能热发电与风电、光伏发电基地一体化建设运行,提升新能源发电的稳定性可靠性。”

在国家发展改革委、国家能源局印发的《“十四五”现代能源体系规划》中提到,增强电源协调优化运行能力,建设系统友好型新能源场站。因地制宜建设天然气调峰电站和发展储热型太阳能热发电,推动气电、太阳能热发电与风电、光伏发电融合发展、联合运行。并提出在青海、新疆、甘肃、内蒙古等地区推动太阳能热发电与风电、光伏发电配套发展。

据了解,在风光热一体化项目中配置光热,既可以起到调峰作用,同时可以将弃风弃光的能量通过电加热储存起来。此外,光热发电通过与光伏、风电配建,可以缩小镜场投资,从而提高项目整体的经济性。

根据国家能源局数据,在第一、二批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设项目清单中已明确了约150万千瓦光热发电项目。公开信息显示,在青海、甘肃、吉林等地已公布的大基地项目中,多地区配置了光热发电,规模达到800MW。此外,新疆第二批市场化项目中,光热发电项目规模达到1.65GW。

按照甘肃、内蒙古、青海等地在“十四五”可再生能源规划,上述三地“十四五”期间光热发电新增装机规模为2.81GW,加之新疆两批市场化项目,合计总规模在4GW以上。

 

而据北极星太阳能光伏网不完全统计,除风光大基地项目外,企业申报、签约的一体化项目,多以光伏+光热、光伏+风电+光热为主。截至目前,签约、规划的在建、拟建光热项目超4.5GW。

根据上表可见,在规模为1GW的光伏+光热项目中,光伏与光热设置比例为9:1或者7:1,储热时长在8-16个小时不等,其中西藏扎布耶源网荷储一体化综合能源供应项目储能市场最高为24小时。从技术路线来看,塔式熔盐技术占据主流。

截至目前,上述项目部分已经启动招投标,按照发展规划大部分项目将在2023-2024年集中落地。

从示范项目走向规模化发展,光热发电潜力有待激活。国家能源局文件指出,鼓励有条件的省份和地区尽快研究出台财政、价格、土地等支持光热发电规模化发展的配套政策,提前规划百万千瓦、千万千瓦级光热发电基地,率先打造光热产业集群。按照国际能源署(IEA)的预测,中国光热发电到2030年、2040年、2050年装机量分别为29GW/88GW/118GW,将成为继美国、中东、印度、非洲之后全球第四大市场。