匯報人：趙曉輝國家光熱產業技術創新戰略聯盟副理事長中電工程西北電力設計院有限公司副總工程師科技創新中心總經理時間：2024.092太陽能熱發電是將太陽能轉換為熱能，通過熱功轉換過程發電的系統太陽能熱發電是將太陽能轉換為熱能，通過熱功轉換過程發電的系統一般依據上游能量收集環節的技術路線將其分為塔式光熱發電，儲能環節以熔鹽儲能為主；發電環節以汽輪機為主。槽式光熱發電、菲涅耳式光熱發電和碟式光熱發電。太陽能熱發電基本物理過程134槽式導熱油電站流程油-鹽換熱器蒸汽發生器油-鹽換熱器蒸汽發生器凝汽器凝汽器冷鹽罐冷鹽罐導熱油膨脹系統導熱油耗散系統導熱油膨脹系統導熱油耗散系統儲換熱系統儲換熱系統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生器凝汽器蒸汽發生器集熱系統儲換熱系統集熱系統儲換熱系統6塔式熔鹽電站流程示意圖器器290℃290℃凝汽器發電系統發電系統聚光集熱系統儲換熱系統發電系統發電系統聚光集熱系統儲換熱系統7塔式DSG水工質電站流程示意圖550550℃蒸汽蓄熱器、凝汽器、凝汽器吸熱器89據國家太陽能光熱聯盟主編的《中國太陽能熱發電行業藍皮書2023》統計，截至2023年底，全球太陽能熱發電累計裝機容量約7550MW（含已運行超過30年的退役機組274MW）。在已裝機的電站中，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，我國兆瓦級規模以上的光熱發電機組累計裝機容量約588MW，在已裝機的電站中，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，有價格較高的上網電價，實際發電量決定了項目收益，槽式因發電可靠穩定風險小全球各類已建成光熱電站裝機6.2GW國際能源署預測，到2050年，光熱發電將貢獻全球總用電量的11%我國已建成光熱電站11座，裝機588MW合計儲能規模超過5.1GWh首批光熱發電示范項目上網電價2025年塔式電站預計成本電價2027年塔式電站預計成本電價塔式電站已投運項目運行情況（50MW以上）度1273645可勝技術德令哈電站完全達產，其余電站均實現穩定運行，發電量穩步塔式電站在建項目情況截止2024年9月，正式開工建設的塔式光熱電站共20個（不含規劃及未開工項目都采用光熱+的建設模式，光熱及風電光伏的配比以1:6及1:9為主，鏡場反射面積以60~80萬㎡為主，儲能時長以8小時為主。其中，中能建西北院承擔3個塔式項目EPC；可勝技術在聚光集熱系統的市場占有率最高，共承擔11個項目聚光集熱系統的技術提供及設備供貨。塔式電站在建項目情況-吉林（2座）項目形象圖項目名稱風光配比情況鏡場面積(m2)儲熱配置最新建設進展吉西基地魯固直流白城140萬千瓦外送項目1-風電400MW+光伏200MW+光熱100MW58萬8h+40MW電加熱2023年12月，關鍵設備完成采購2024年2月，EPC中標吉西基地魯固直流白城140萬千瓦外送項目2-風電400MW+光伏200MW+光熱100MW58萬8h+40MW電加熱2024年5月，吸熱塔基礎澆筑完成2024年8月，定日鏡開始安裝塔式電站在建項目情況（甘肅-3座）項目形象圖項目名稱風光配比情況鏡場面積(m2)儲熱配置最新建設進展阿克塞匯東新能源有限公司75萬千瓦光熱+示范項目光伏640MW+光熱110MW58萬8h2024年1月，定日鏡安裝完成2024年8月，進入調試金塔中光太陽能10萬千瓦光熱+60萬千瓦光伏項目光伏600MW+光熱100MW76.782萬8h基本完成安裝工作，等待升電站建成，計劃今年12月投產三峽恒基能脈瓜州70萬千瓦光熱儲能+項目風電400MW+光伏200MW+光熱100MW80萬6h2024年5月，汽輪發電機定子、汽包、蒸汽發生器完成2024年8月，東塔吸熱器吊裝完成，進入調試階塔式電站在建項目情況（青海-5座）項目形象圖項目名稱風光配比情況鏡場面積(m2)儲熱配置最新建設進展中廣核德令哈200MW塔式光熱發電項目光伏800MW+光熱200MW64.6萬6h2024年5月，汽機島基礎完成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和源網荷儲一體化項目光伏900MW+光熱100MW50萬8h2024年6月，吸熱塔環基基礎澆筑完成；筒座鋼筋安裝完成，定日鏡開始安裝。塔式電站在建項目情況（青海-5座）項目形象圖項目名稱風光配比情況鏡場面積(m2)儲熱配置最新建設進展青海海南、海西基地青豫直流外送項目（1標光伏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、熔鹽儲罐開始澆筑，青海海南、海西基地青豫直流外送項目（3標光伏900MW+光熱100MW71.193萬12h2024年5月，發電機定子吊裝完成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目光伏1000MW+光熱100MW74.75萬8h2024年5月，吸熱塔順利封頂，發電機定子、汽包吊裝就位2024年8月，化學制水、DCS受電、吸熱器保溫防護安裝完成塔式電站在建項目情況（新疆-10座）項目形象圖項目名稱風光配比情況鏡場面積(m2)儲熱配置最新建設進展魯能阜康90萬千瓦光伏+10萬千瓦光熱多能互補項目光伏900MW+光熱100MW58.008萬8h2024年3月，總包、聚光集熱、熔鹽儲換熱系統定標2024年8月，吸熱塔筒壁開始澆筑中能建哈密光（熱）儲項目150MW光熱電站光伏1350MW+光熱150MW61.5萬8h2024年5月，吸熱塔基礎混凝土澆筑完成2024年9月，熔鹽儲罐工程開工國家電投集團河南電力有限公司光熱+光伏一體化項目光伏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目情況（新疆-10座）項目形象圖項目名稱風光配比情況鏡場面積(m2)儲熱配置最新建設進展精河新華新能源有限公司“光熱儲能新能源”一體化基地項目光伏900MW+光熱100MW53萬8h2023年12月，開工2024年9月，EPC開始招標中國能源建設集團浙江火電建設有限公司光熱+光伏一體化項目光伏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目情況（新疆-10座）項目形象圖項目名稱風光配比情況鏡場面積(m2)儲熱配置最新建設進展國投若羌縣10萬千瓦光熱儲能配套90萬千瓦光伏市場化并網發電項目光伏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（儲能）+90萬千瓦光伏示范項目光伏900MW+光熱100MW65萬8h2024年8月，吸熱塔封頂新華水力發電有限公司博州10萬千瓦儲熱型光熱配建90萬千瓦新能源項目光伏900MW+光熱100MW53萬8h2024年8月，吸熱塔混凝土澆筑92%，預計九月初封頂，定日鏡下線100面低成本高精度的定日鏡+模塊化全自動組裝生產線nn無線控制和通訊發展趨勢nn運維方便nn節省成本nn縮短工期n全自動化智能控制高集成度：集成鏡場和吸熱器運行分析、協調控制，智能化監控與保護?鏡場運行控制無需人工干預，一鍵啟停?自動調配鏡場，智能分配聚光熱負荷，自動適應多云工況?智能預測天氣和多云情況，基于預測信息給出多種輔助策略?利用大數據和深度學習進行運行控制參數自動優化?自動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：集熱器設計載荷加大、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，我國太陽能熱發電行業仍然取得了德令哈德令哈50MW槽式太陽能熱發電項目技術路線：拋物面槽式(ET150)傳熱介質類型：聯苯聯苯醚開口集熱面積：621300m2儲熱容量：9小時完整年發電量：超1.2億kWh(超2400h)烏拉特中旗烏拉特中旗100MW槽式太陽能熱發電項目技術路線：拋物面槽式(ET150)傳熱介質類型：聯苯聯苯醚完整年發電量：~3.4億(約3400h)單日最高發電量：~221萬kWh(約22h)電站開發規模具有模塊化，光路短、衰電站開發規模具有模塊化，光路短、衰減小更適合單體大規模電站開發不會產生光污染，不影響候鳥遷徙，生態環境保護光線反射路徑較短，受空氣潔凈度影響較小，受風力影響較小選址要求不受軍管區、飛行航線等地域條件限制緯度影響低緯度地區效率相對較高，高緯度地區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行在太陽輻照低、大幅波動工況下可穩定發電多云天氣下槽式電站運行西藏日喀則扎布耶鹽湖綠色綜合開發利用，萬噸電池級碳酸鋰供能項目類孤網運行，生產穩定性要求高，供電供汽需保障供應西藏扎布耶源網荷儲一體化綜合能源供應項目目前在西藏當雄有三個槽式光熱電站共計250MW處于開發階段，即將投建(選址限制因素：機場、候鳥保護區、地震烈度高)國內已投運的兩個槽式光熱電站、一個在建槽式光熱電站，均采用的是國際成熟集熱器技術，尚未通過技術升級降低電站投資，目前中廣核、中電工程西北院、常州龍騰等單位均在進行大開口新型集熱器的研發與應用新型大開口集熱器連接電纜等使用數量減少約40%，集熱管使用數量減少約30%，回路進出口閥門數量減少40%用量降低約25%，電站占地降低約10%中廣核、常州龍騰均在進行熔鹽槽試驗回路將大幅降低槽式電站造價，第一個百兆瓦級別的商業化熔鹽槽式電站或將在中國實現。新型傳熱介質-熔鹽槽式光熱電站造價劣勢：昂貴的導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、傳熱和儲熱統一工質，實現高溫儲熱發電。2020年5月，蘭州大成敦煌熔鹽線性菲涅耳式50MW光熱電站投入商業化運行，為太陽能熱發電探索一種性價比更高的技示范項目通過3年運行，在運行過程中進行針對性的技術升級改造，目前已實現平穩安全高性能的運行，驗證了熔鹽線聚焦技術的可行性。近年來，蘭州大成在熔鹽線菲方向的產業化發展和產業鏈建設取得重要進展，已初步形成（2研發中心+多制造基地）的產業集群，年產能達到300MW規模，25年達到年產能成本日益下降的光伏風電，和成本日益下降的電化學儲能，以及電熱儲能設備。成本日益下降的光伏風電，和成本日益下降的電化學儲能。根據彭博新能源財經，直至2030年，儲能將以27%的復合年增長率增長，其中2030年年新增裝機容量達110GW/372GWh，是2023年預期數字的2.6倍。根據CNESA全球儲能項目庫的最新統計，截至2023年底，中國已投運的儲能項目累計裝機規模達到了86.5GW，同比增長了45%。抽水蓄能項目以51.3GW的累計裝機規模繼續占據主導地位，但自2015年以來，其規模占比持續下滑，2023年首次跌破60%。與此同時，新型儲能項目累計裝機規模達34.5GW/74.5GWh，在2023年實現了迅猛增長，新增裝機規模高達21.5GW/46.6GWh，是2022年的三倍之多，并首次在新增投運規模上超過了抽水蓄能，近乎其四倍。容量大型化：百MWh級大型儲能電站項目不斷涌現高度集成化：高度集成的預制艙式儲能設備場景全面化：新能源、火電、電網調峰調頻、黑啟動、用戶側 平滑出力波動平滑出力波動跟蹤計劃出力跟蹤計劃出力減少棄風棄光減少棄風棄光AGCAGC調頻靈活性改造靈活性改造調峰/調頻調峰/調頻無功支撐無功支撐需求響應需求響應WTGS變壓器BESS變壓器==rAC-DC-AC=rDC-AC變壓器變壓器=rDC-AC=rDC-AC交流耦合型光儲拓撲圖交流耦合型風儲拓撲圖BESSBESSBESSBESS輸電線路電池儲能控制中心本地負荷#1本地負荷#n電池儲能單元#1電池儲能單元#n變壓器BESS=rDC-AC=DC-DC直流耦合型光儲拓撲圖電網側儲能拓撲圖WTGS變壓器BESS變壓器==rAC-DC-AC=rDC-AC變壓器變壓器=rDC-AC=rDC-AC交流耦合型光儲拓撲圖交流耦合型風儲拓撲圖BESSBESSBESSBESS輸電線路電池儲能控制中心本地負荷#1本地負荷#n電池儲能單元#1電池儲能單元#n變壓器BESS=rDC-AC=DC-DC直流耦合型光儲拓撲圖電網側儲能拓撲圖光伏風電出力特性，對于調相機，構網型儲能等有客觀必要需求。AGC指令AGC指令發電機出力=DC-AC=DC-AC儲能出力指令AGC指令AGC指令發電機出力=DC-AC=DC-AC儲能出力指令GG廠高變遠動RTU廠用母線廠用母線廠用負荷廠用負荷廠用負荷儲能控制單元火儲聯合調頻拓撲圖火儲聯合調頻拓撲圖設備形式6kV、10kV？6kV、10kV單臺功率約15MW約50MW約15MW98%98%98%光熱發電由于集熱儲熱系統的溫度限制了轉化效率上限，和較為復雜的透平循環造成的能量損失，目相比于光伏發電系統較低，發電成本也較高。塔式光熱電站結合超臨界CO2循環是未來突破這一效率極限的有效提高發電效率：當熱源溫度超過500℃時，S-CO2循環的熱效率高于傳統的蒸汽朗肯循環和氦氣布雷頓循環，且降低發電成本：S-C