1、光熱發(fā)電集熱管行業(yè)研究 一、光熱發(fā)電行業(yè)介紹 為什么發(fā)展光熱發(fā)電？ 原因：全國(guó)出現(xiàn)大范圍、常態(tài)化、嚴(yán)重的霧霾天氣、危害人民健康和社會(huì)安定 對(duì)策：國(guó)家加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，多種手段替代化石能源、治理大氣污染 搜尋：國(guó)外已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用光熱發(fā)電 手段：借鑒國(guó)外成熟經(jīng)驗(yàn)、解決國(guó)內(nèi)發(fā)展問(wèn)題 太陽(yáng)能光熱發(fā)電原理是：利用集熱裝置收集太陽(yáng)熱能加熱介 質(zhì)，通過(guò)換熱裝置提供蒸汽、驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 1 1、基本概念、基本概念 光熱發(fā)電負(fù)荷曲線光熱發(fā)電負(fù)荷曲線西班牙西班牙Andasol1號(hào)電站電站 2 2、應(yīng)用對(duì)比、應(yīng)用對(duì)比 光伏光熱 技術(shù)與產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，電 站建設(shè)突飛猛進(jìn)，但上游

2、產(chǎn)業(yè)鏈多晶硅生 產(chǎn)技術(shù)落后、成本較高，大量依賴進(jìn)口， 中下游產(chǎn)能過(guò)剩。 在我國(guó)發(fā)展時(shí)間較短，在太陽(yáng)能聚光方法及設(shè)備、 高溫傳熱儲(chǔ)熱、電站設(shè)計(jì)等集成以及控制方面， 已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，2011年啟動(dòng)特許權(quán)招標(biāo)預(yù)示 著產(chǎn)業(yè)發(fā)展大門即將開(kāi)啟。 發(fā)電效率只能利用可見(jiàn)光，系統(tǒng)綜合發(fā)電效率12 20% 充分利用光輻射，熱轉(zhuǎn)化效率70%，發(fā)電效率 1526% 度電成本隨著光伏發(fā)電設(shè)備和組件價(jià)格的持續(xù)走低， 運(yùn)營(yíng)商的投資回報(bào)率提高。國(guó)內(nèi)成本目前 0.80.9元，預(yù)計(jì)2015年降至0.6元。 建設(shè)投入大，對(duì)地區(qū)熱值要求高，對(duì)設(shè)備、系統(tǒng) 要求也很高。美國(guó)0.140.18美元，預(yù)計(jì)2015年 降至0.090.12美元

3、，國(guó)內(nèi)2011年大唐50MW項(xiàng) 目特許權(quán)中標(biāo)價(jià)格0.94元，預(yù)計(jì)2013年開(kāi)始建 設(shè)。 節(jié)能環(huán)保發(fā)電過(guò)程沒(méi)有污染，但生產(chǎn)過(guò)程是高能耗、 高污染。 生產(chǎn)過(guò)程能耗和污染較小，發(fā)電過(guò)程對(duì)環(huán)境的影 響很小，但需要解決用水問(wèn)題。 建設(shè)維護(hù)安裝靈活、簡(jiǎn)單快速，低維護(hù)安裝復(fù)雜，工期長(zhǎng)，需專業(yè)運(yùn)營(yíng)維護(hù) 應(yīng)用條件對(duì)環(huán)境要求低、廣泛適用于多種場(chǎng)合發(fā)電土地平整、日照強(qiáng)度高、投資規(guī)模大、需要水源 主要用途布局較為靈活，既可以用于大型荒漠電站， 也可用于中、小型屋頂和移動(dòng)設(shè)備。 主要用于西部大型電站，也可用于中小型工業(yè)熱 水和蒸汽系統(tǒng)。 天氣影響直接受控于天氣狀況可控性強(qiáng)，移動(dòng)浮云下穩(wěn)定性高。 電網(wǎng)友好性光伏發(fā)電受日光

4、照射強(qiáng)度影響較大，間接 發(fā)電，上網(wǎng)后給電網(wǎng)帶來(lái)較大壓力 電力輸出穩(wěn)定，可調(diào)節(jié)，滿足尖峰、中間或基礎(chǔ) 負(fù)荷電力市場(chǎng)需求。 與其他發(fā)電 方式結(jié)合度 光伏發(fā)電形式獨(dú)特，與傳統(tǒng)電廠合并難度 大 發(fā)電環(huán)節(jié)與火力發(fā)電相似，可以和火力和燃?xì)怆?站整合為聯(lián)合電站。 電站建設(shè)原材料主要是鋼鐵、水泥和玻璃，設(shè)備生產(chǎn)和發(fā)電過(guò) 程污染較小，是安全、清潔的新能源； 可以儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電，適合大規(guī)模發(fā)電，成本接近火力發(fā)電， 可作為基礎(chǔ)電力，降低化石能源消耗; 輸出穩(wěn)定、可控，調(diào)峰能力強(qiáng)，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，與燃?xì)狻⒐夥?火電等發(fā)電形式相互補(bǔ)充、互相配合，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)平緩調(diào)整； 初始投資較大，安裝建設(shè)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)光照、水源和土

5、地等條 件有特定要求，且運(yùn)營(yíng)維護(hù)專業(yè)性較強(qiáng)，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)門檻較高； 目前國(guó)內(nèi)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化水平較低，發(fā)電成本較高，需要經(jīng)過(guò)一 段時(shí)間的示范才能進(jìn)入快速發(fā)展期； 3 3、產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)特點(diǎn) 截至2013年底，全球光熱發(fā)電已投運(yùn)裝機(jī)容量達(dá)到約3320MW，項(xiàng)目總數(shù) 120個(gè)左右，當(dāng)年新增約606MW。 中國(guó)潛在裝機(jī)容量為16000GW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前我國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量（約 12300GW）。 可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃2015年建成1GW，2020年建成3GW，之后 為大規(guī)模商業(yè)運(yùn)作階段，目前僅有少量試驗(yàn)項(xiàng)目，主要儲(chǔ)備項(xiàng)目清單： 4 4、市場(chǎng)容量市場(chǎng)容量 地點(diǎn)容量投資方EPC政策與貸款支持預(yù)計(jì)開(kāi)工日期

6、青海德令哈50中廣核中廣核亞開(kāi)行低息長(zhǎng)期貸款2014年下半年 甘肅金塔50華電華電工程亞開(kāi)行低息長(zhǎng)期貸款2015年上半年 內(nèi)蒙鄂爾多斯50大唐 內(nèi)蒙設(shè)計(jì)院世界銀行低息貸款2015年上半年 寧夏鹽池50哈納斯華北設(shè)計(jì)院地方配套燃?xì)赓Y源光熱部分待定 國(guó)電西藏項(xiàng)目50國(guó)電已獲路條 軍安察北項(xiàng)目64國(guó)投已獲路條 華能西藏項(xiàng)目50華能已獲路條 指標(biāo)指標(biāo)槽式槽式塔式塔式碟式碟式菲涅耳式菲涅耳式 適合規(guī)模100200MW1050MW525KW50100MW 年均發(fā)電效率%111610251225810 全球商業(yè)化階段大規(guī)模推廣試驗(yàn)、示范科研科研 全球投運(yùn)容量MW1754.5255.91.56.4 國(guó)外發(fā)電成

7、本KWh0.14美元0.18美元0.22美元0.24美元 國(guó)內(nèi)發(fā)電成本KWh 1.1元（亞開(kāi)行 測(cè)算） 2.2元（亞開(kāi)行測(cè)算） 1.4元 （Cleanergy） 1.6元（皇明） 簡(jiǎn)述 最成熟、成本 最低、商業(yè)化 項(xiàng)目最多 理論發(fā)電效率高，近來(lái)發(fā)展 很快，但目前成本高于槽式 ，尚有技術(shù)難題有待解決 發(fā)電效率高，成 本最高，可分布 式，不能儲(chǔ)熱 槽式的簡(jiǎn)化版，發(fā)電 效率低，受環(huán)境影響 大，但建設(shè)難度小 6 6、槽式電站槽式電站 槽式電站技術(shù)成熟，商業(yè)化裝機(jī)容量最大，建設(shè)與發(fā)電成本較 低，適合優(yōu)先在國(guó)內(nèi)發(fā)展。主要由集熱場(chǎng)（支架、集熱管、聚光鏡、 跟蹤系統(tǒng)）、導(dǎo)熱換熱、蒸汽發(fā)電和儲(chǔ)熱等系統(tǒng)組成。 7

8、 7、發(fā)電成本發(fā)電成本 據(jù)了解我國(guó)第一個(gè)示范項(xiàng)目中廣核德令哈50MW槽式電站的建設(shè)成本 約2.2萬(wàn)元/KW，發(fā)電成本約為1.25元/度。根據(jù)測(cè)算，隨著示范項(xiàng)目啟 動(dòng)，未來(lái)幾年我國(guó)光熱發(fā)電成本將會(huì)下降至1元以下，主要降低成本的 路徑如下： 單站規(guī)模擴(kuò)大和技術(shù)提升 作為系統(tǒng)工程光熱電站規(guī)模越大單位成本越低。50MW的光熱電站提高 到200MW后，則度電成本將下降20%左右。隨著反射玻璃、集熱管等核心部 件技術(shù)改進(jìn)帶來(lái)的發(fā)電效率的提升和儲(chǔ)能時(shí)間的延長(zhǎng)將帶來(lái) 20%左右的成 本下降。 設(shè)備價(jià)格下降 隨著行業(yè)快速發(fā)展、市場(chǎng)需求提升，以及設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率逐步提高、規(guī) 模化生產(chǎn)、競(jìng)爭(zhēng)日趨充分等因素，帶來(lái)設(shè)備價(jià)格

9、下降，從而降低發(fā)電成本。 貸款和稅收優(yōu)惠 財(cái)務(wù)費(fèi)用和各種稅費(fèi)在發(fā)電成本中的占比較高，可以爭(zhēng)取國(guó)家利率優(yōu) 惠政策和稅收優(yōu)惠，這也將有效降低發(fā)電成本。 二、集熱管行業(yè)介紹 溫度（溫度（） 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 低溫低溫 300 太陽(yáng)能光熱發(fā)電 1 1、組成結(jié)構(gòu)、組成結(jié)構(gòu) 主要零部件： 玻璃外管 金屬內(nèi)管 封接件 波紋管組件 吸氣劑材料 集熱管是光熱電站的核心部件，成本占電站的10，性能指標(biāo)、壽命和質(zhì) 量直接影響電站運(yùn)營(yíng)。 2 2、工作原理、工作原理 聚光反射槽采用單軸太陽(yáng)追 蹤系統(tǒng)保證將 80100 倍匯聚 的太陽(yáng)光準(zhǔn)確反射到集熱管上， 并將管路內(nèi)流動(dòng)的合成油加熱 到 400的高溫，高溫?zé)嵊捅?輸送到

10、熱交換器產(chǎn)生蒸汽驅(qū)動(dòng) 蒸汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。 主要功能： 吸收陽(yáng)光熱能 加熱導(dǎo)熱油 主要指標(biāo)： 吸收率 發(fā)射率 熱損失 生產(chǎn)流程比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)： 內(nèi)管生產(chǎn)的工藝流程: 采購(gòu)檢測(cè)光潔度清洗烘干鍍膜檢測(cè)轉(zhuǎn)入組裝工序 外管的工藝流程: 清洗烘干熔封(短管與可伐環(huán))退火檢驗(yàn)兩個(gè)短管與長(zhǎng)管 的玻璃焊接接排氣用的尾管退火清洗轉(zhuǎn)入組裝工序 內(nèi)外管組裝工藝流程 準(zhǔn)備好上面工序生產(chǎn)的內(nèi)管與外管，將兩個(gè)端部用波紋管聯(lián)結(jié)； 真空預(yù)檢漏真空排氣整管電退火成品檢驗(yàn)包裝入庫(kù)。 3 3、產(chǎn)業(yè)鏈與生產(chǎn)工藝、產(chǎn)業(yè)鏈與生產(chǎn)工藝 產(chǎn)業(yè)鏈上游：玻璃外管和鍍膜所需高純特型靶材需要向供貨商定制，不 銹鋼內(nèi)管等其他配件大

11、都是傳統(tǒng)行業(yè)，可以在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方便采購(gòu)。 產(chǎn)業(yè)鏈下游：為光熱電站的EPC或開(kāi)發(fā)商，要達(dá)到其供貨要求和采購(gòu)指標(biāo) 要求才能參加招投標(biāo)，比如要有權(quán)威機(jī)構(gòu)的評(píng)測(cè)報(bào)告和商業(yè)應(yīng)用案例， 具備匹配的產(chǎn)能和嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系。 吸收膜層的組份、結(jié)構(gòu)和性能決定了集熱管的 性能，是集熱管的核心技術(shù)。對(duì)吸收膜層的主要要 求很高： （1）低熱損失率（高吸收率同時(shí)的低發(fā)射率） （2）最高工作溫度不低于400攝氏度 （3）長(zhǎng)期溫差循環(huán)的膜層性能及壽命（25年） 4 4、核心技術(shù)、核心技術(shù) 常規(guī)膜層技術(shù) 目前行業(yè)內(nèi)集熱管膜層大都采取成熟的金屬-陶瓷結(jié) 構(gòu)（CERMAT）。典型的結(jié)構(gòu)有Mo+AL2O3金屬陶瓷混合物， 或以Si

12、O2為主填充Mo或其它金屬材料的涂層。 雙陶瓷涂層技術(shù) 個(gè)別公司采用雙陶瓷組分的結(jié)構(gòu)，沒(méi)有金屬材料， 有效地避免了傳統(tǒng)涂層在高溫工作環(huán)境下，金屬原子在 涂層內(nèi)的遷移、聚集以及層-層之間的金屬擴(kuò)散，從而 保證了在更高溫度下選擇性吸收涂層的結(jié)構(gòu)與性能的穩(wěn) 定性。 第四層 減反層 第三層 吸收層 第二層吸收層 第一層 紅外反射層 基體(304不銹鋼) 16 如何將組份各不相同的多個(gè)膜層鍍制在不銹鋼 內(nèi)管外壁，具有足夠的附著力，且達(dá)到性能要求， 是集熱管的核心工藝。 工藝要求調(diào)節(jié)鍍膜機(jī)腔體內(nèi)部真空度、溫度、 磁場(chǎng)、各種氣體的組份和流量，并控制多個(gè)靶的電 壓和頻率，采用磁控濺射技術(shù)將多個(gè)靶材不同金屬 與

13、化合物沉積在不銹鋼管外壁上按順序形成多層膜 層。 工藝難點(diǎn)： （1）精確控制近幾十組參數(shù)，確保各個(gè)膜層的 厚度與各組份比例； （2）要保證4米長(zhǎng)的整管膜層均勻一致性； （3）每批次管子的性能一致性及多批次產(chǎn)品性 能的穩(wěn)定性和重復(fù)性； 5 5、核心工藝、核心工藝 6 6、核心設(shè)備、核心設(shè)備 鍍膜工藝依賴于真空鍍膜機(jī)完成，但只有 在掌握工藝后，才可以設(shè)計(jì)出符合要求的鍍膜 機(jī)，兩者是互相配合的整體。 真空鍍膜機(jī)是集熱管生產(chǎn)線的核心設(shè)備， 其性能品質(zhì)決定了選擇性吸收膜層的性能。設(shè) 備里面最為關(guān)鍵的是磁控濺射靶、氣管以及它 們的相對(duì)位置的設(shè)計(jì)。 靶的設(shè)計(jì)：需要制作長(zhǎng)5米左右的整根純金屬圓 柱靶，設(shè)計(jì)和制

14、作難度較大，目前只能從內(nèi)部 協(xié)作廠獲得，是制約膜層工藝的重要因素。 氣管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：要保證整根4米長(zhǎng)的管子鍍出 來(lái)的顏色及指標(biāo)均勻，就要在長(zhǎng)度方向上進(jìn)氣 和抽氣同時(shí)均勻，屬于行業(yè)難點(diǎn)之一。 國(guó)內(nèi)能夠生產(chǎn)大型真空鍍膜設(shè)備的廠家寥寥 無(wú)幾，熟悉光熱集熱管鍍制工藝要求的廠家更是 鳳毛麟角，通過(guò)簽署排他性保密協(xié)議委托外協(xié)生 產(chǎn)，可以確保競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 7 7、檢測(cè)、檢測(cè)認(rèn)證認(rèn)證 行業(yè)內(nèi)用戶在選擇集熱管時(shí)，要求產(chǎn)品必須提供國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)并 出具的檢測(cè)報(bào)告，每次檢測(cè)費(fèi)用不菲，門檻較高： 德國(guó)DLR測(cè)試中心：實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，測(cè)試周期一周左右，主要測(cè)試產(chǎn)品 性能指標(biāo) 西班牙PSA測(cè)試中心：戶外真實(shí)應(yīng)用環(huán)境，一般要進(jìn)行半

15、年，主要測(cè) 試可靠性與耐久性 美國(guó)NREL實(shí)驗(yàn)室：實(shí)驗(yàn)室和戶外測(cè)試均有，在北美是權(quán)威機(jī)構(gòu) 另外，用戶還要現(xiàn)場(chǎng)查看生產(chǎn)商的生產(chǎn)線及質(zhì)量管理體系，評(píng)測(cè) 產(chǎn)能是否可以滿足長(zhǎng)期大量供貨要求，這對(duì)于行業(yè)外用戶的進(jìn)入門檻較 高。 8 8、市場(chǎng)容量、市場(chǎng)容量 每建設(shè)50MW電站大約需要2.5萬(wàn)支集熱管，按照 5000元/支計(jì)算： 國(guó)內(nèi)2015年前累計(jì)新增裝機(jī)1000MW、需要集熱管50萬(wàn) 支，市場(chǎng)容量為25億元 國(guó)內(nèi)2020年前累計(jì)新增裝機(jī)3000MW，需要集熱管150萬(wàn) 支，市場(chǎng)容量為75億元。 國(guó)外2015年新增容量為2000MW，需要集熱管100萬(wàn)支， 市場(chǎng)容量50億元。 國(guó)外2020年新增容量為50

16、00MW，需要集熱管250萬(wàn)支， 市場(chǎng)容量125億元。 9 9、競(jìng)爭(zhēng)格局、競(jìng)爭(zhēng)格局 德國(guó)肖特公司 著名玻璃生產(chǎn)企業(yè)。 2005年在德國(guó)ISE幫助下開(kāi)發(fā)成功中高溫太陽(yáng)能集熱管，產(chǎn)品性能全 球最佳，產(chǎn)能20萬(wàn)支。 西班牙阿本戈 阿本戈是最大的光熱電站開(kāi)發(fā)與EPC公司，收購(gòu)的原西門子所屬的以色列Solel公司，曾最 早推出中高溫集熱管，阿本戈正在對(duì)其進(jìn)行整合與業(yè)務(wù)重組。 天瑞星 中試線產(chǎn)能為2000根/年，正在建設(shè)年產(chǎn)5萬(wàn)支生產(chǎn)線。采用自主技術(shù)和設(shè)備，已通過(guò)國(guó)際權(quán) 威認(rèn)證。 皇明太陽(yáng)能 技術(shù)上與澳大利亞悉尼大學(xué)教授張齊初、中科院電工所合作，鍍膜采用金屬+陶瓷結(jié)構(gòu)，自 稱投資建設(shè)7萬(wàn)根/年生產(chǎn)線，但據(jù)了解因資金緊張各項(xiàng)工作已停滯。 匯銀 創(chuàng)始人長(zhǎng)期從事集熱管貿(mào)易，技術(shù)來(lái)源是以色列Solel、德國(guó)ISE。已建成中試線，預(yù)計(jì)產(chǎn)能 不到1萬(wàn)根/年，通過(guò)國(guó)際權(quán)威認(rèn)證。 北京太陽(yáng)能研究所 采用與肖特一樣的鍍膜技術(shù)，已經(jīng)試制出樣品，但還沒(méi)有建成正式生產(chǎn)線。 投資建議 行業(yè)特