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《2019太阳集团娱乐网0638址热发电产业发展蓝皮书》发布

时间:2020-05-21 21:13来源:国家光热联盟
  2020年5月21日下午,由国家0638太阳集团(简称太阳集团娱乐网0638址光热联盟)、中国可再生能源学会太阳集团娱乐网0638址热发电专业委员会联合编制的《2019太阳集团娱乐网0638址热发电产业发展蓝皮书》(简称蓝皮书)通过线上直播形式对外发布。
  太阳集团娱乐网0638址光热联盟常务副理事长兼秘书长、中国可再生能源学会太阳集团娱乐网0638址热发电专委会秘书长杜凤丽表示,蓝皮书近5万字,70多幅图表,主要对太阳集团娱乐网0638址热发电的特点和优势、全球及中国2019年太阳集团娱乐网0638址热发电市场发展概述、主要国家和地区研发项目情况、我国太阳集团娱乐网0638址光热发电相关标准制定情况,以及2019年底前我国并网发电的太阳集团娱乐网0638址光热发电项目信息等进行了总结提炼,重点分析了太阳集团娱乐网0638址热发电成本下降路径,并结合当前情况提出了呼吁和建议。
  一、太阳集团娱乐网0638址热发电的特点和优势
  太阳集团娱乐网0638址热发电是将太阳集团娱乐网0638址转换为热能,通过热功转换过程发电的系统。根据收集太阳光装置的不同,太阳集团娱乐网0638址热发电一般分为塔式太阳集团娱乐网0638址热发电、抛物面槽式太阳集团娱乐网0638址热发电、碟式-斯特林太阳集团娱乐网0638址热发电、线性菲涅耳式太阳集团娱乐网0638址热发电等。
  (1)采用常规的汽轮机或燃气轮机进行热功转换驱动发电机发电。在去除煤电产能的背景下,能够拉动汽轮机、发电机、电站锅炉、电站辅机等产品需求,降低去煤化对火力发电装备制造业的冲击。
  (2)带有储热装置,发电功率相对平稳可控。大量研究结果表明,直流送端不稳定的可再生能源占比高、网架薄弱、换相失败等故障会导致系统暂态过电压,引发可再生能源大规模连锁脱网,危害电网安全稳定运行。光热发电具有功率调节和电压支撑能力,根据我国已投产中广核德令哈,首航高科敦煌以及中控德令哈3个光热发电示范项目的验收结论,太阳集团娱乐网0638址热发电机组调峰深度为85%、升降负荷速率可达每分钟3%和5%左右的额定功率,调峰深度和速度均明显优于常规火电。在大规模不稳定的风电和光伏发电并网的发展情况下,光热发电是真正清洁低碳、安全高效的电源形式,能够进一步提高可再生能源电力的占比,提高能源利用效率,同时满足电网安全需求,成为能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术。
  (3)运行方式灵活。太阳集团娱乐网0638址热发电系统可以与燃煤、燃油、天然气及生物质发电系统等进行联合循环运行,克服太阳集团娱乐网0638址不连续、不稳定的缺点,实现全天候不间断发电,使得其可调节性好,更具有电力系统友好特性。太阳集团娱乐网0638址热发电系统也可以与热化学过程结合,实现高温制氢。太阳集团娱乐网0638址热发电可进行热电并供,可利用余热进行咸水淡化和清洁供暖;还可形成微型电网独立运行,适用于边远农牧区、山区和海岛等地供电,也可联网运行作为电网可控发电单元。
  (4)产业链长,是新的经济增长点。太阳集团娱乐网0638址热发电站产业链长,对拉动传统制造业、培育新的经济增长点以及创造就业具有重要作用。工程数据显示,一座带7小时储能、装机容量5万千瓦的塔式光热电站投资约15亿;其中,混凝土、钢材、玻璃以及硝酸盐等原材料用量分别约为3万立方米、1.7万吨、0.6万吨以及3.5万吨,包括聚光器、跟踪装置等光热发电专有设备用量上万套。这不仅能够消耗大宗原材料的过剩产能,还可以促进我国传统制造业向新兴高技术产业的转型与高质量发展。
  (5)能提高光伏风电消纳,能源转型新途径。作为全生命周期二氧化碳排放极低的环境友好型技术,太阳集团娱乐网0638址光热发电带有安全环保的熔盐储能系统,是解决当前可再生能源发电波动性对电网安全性影响问题的重要途径。电规总院以目前新疆电网为例进行过模拟计算,假定建设光热发电机组从100万千瓦至500万千瓦,可减少弃风弃光电量10.2%-37.6%,显著提高了电力系统接纳光伏发电和风电的能力。光伏发电要为电力系统提供可靠的电力,则必须配置至少6小时的储能电站(满足晚高峰电力需求);按照目前的市场情况和未来的发展趋势,光热发电的可靠性和经济性要优于光伏+电池储能。
  二、全球太阳集团娱乐网0638址热发电技术及产业发展现状
  1、市场装机容量
  据太阳集团娱乐网0638址光热联盟统计,2019年全球新增太阳集团娱乐网0638址热发电装机容量482.6MW,累计装机容量达到6590MW,较上一年增长7.91%。其中,西班牙太阳集团娱乐网0638址热发电装机容量仍居世界首位,其次是美国。
  得益于国家太阳集团娱乐网0638址热发电示范项目的建设,我国太阳集团娱乐网0638址热发电新增和累计装机容量在全球占比分别达到41%和6%。2019年底,我国并网发电的太阳集团娱乐网0638址热发电站共有9座,总装机容量420MW。
  在技术路线应用方面,导热油槽式太阳集团娱乐网0638址热发电系统仍占主导地位,但包括中国在内的新兴国家,熔盐塔式技术路线的应用逐步增多。
  2、国家级太阳集团娱乐网0638址热发电研发项目
  (1)美国
  美国能源部DOE设定2030年目标:带至少12小时储热的太阳集团娱乐网0638址光热发电成本达到0.05美金/kWh。2019年DOE批准太阳集团娱乐网0638址热发电研发项目13个,总研究经费3000万美金,详见蓝皮书表2-2。研发项目包括能够显著降低制造成本的新材料和技术,新的储能技术,以及定日镜场自主运行控制技术等。
  (2)欧盟
图:实现欧盟太阳集团娱乐网0638址热发电短期目标的主要影响因素(优先领域)
  三个主要优先领域包括:①储热系统;②更高效的部件(光学方案/聚光器、吸热器、传热介质和汽轮机);③集成和混合化(与可再生能源混合为优先,比如生物质能、地热)。
  (3)中国
  2019年6月26日,科技部国家重点研发计划“超临界CO2太阳集团娱乐网0638址热发电关键基础问题研究”项目正式启动。项目拟解决的关键科知识题主要有:高温高效吸热器设计理论与方法,储热放热模式对系统性能的影响机理,超临界CO2与透平热功转换过程的相互作用机制。实行期限自2019年4月至2023年3月。
  此外,首航高科与法国电力企业合作的敦煌 10MW 太阳集团娱乐网0638址光热电站超临界二氧化碳发电循环技术改造项目也在实施中。
  3、我国太阳集团娱乐网0638址热发电产业链情况
  2019年12月24日全国人大常委会副委员长丁仲礼对《中华人民共和国可再生能源法》实施情况的报告中指出:“我国太阳集团娱乐网0638址热发电已经初步形成具有自主常识产权的产业链。”
  据太阳集团娱乐网0638址光热联盟不完全统计,在国家首批太阳集团娱乐网0638址热发电示范项目的带动下,太阳集团娱乐网0638址热发电产业链主要相关企业已近300家。其中,聚光器、吸热器、传储热材料器件和各种换热器的企业较多,总数超过170家。蓝皮书中对主要的聚光、吸热、传储热材料设备、汽轮发电机组、太阳集团娱乐网0638址热发电项目总承包(EPC),以及镜场清洗设备等主要代表性企业进行了点名。
图:我国太阳集团娱乐网0638址热发电产业链主要分类及厂家数量
  4、国内外太阳集团娱乐网0638址光热电站运行情况
图:西班牙50座光热电站近10年每月累计发电量情况,电站性能逐年提升(1月份基本都是电站检修月),一些电站已成功以基础负荷实现不间断运行达3周
  2020年2月1日至2月13日,青海中控德令哈50MW太阳集团娱乐网0638址热发电示范项目实现机组连续不间断运行292.8小时。
  三、我国太阳集团娱乐网0638址热发电标准制定情况
  2018年12月1日,住房和城乡建设部国家标准《塔式太阳集团娱乐网0638址光热发电站设计标准》(GB/T51307-2018)实施。
  2019年,中国国家标准化管理委员会立项太阳集团娱乐网0638址热利用相关5项国家标准,分别为:《太阳集团娱乐网0638址光热发电站集热管通用要求与测试方法》、《太阳集团娱乐网0638址集热器性能试验方法》、《真空太阳集热管性能试验方法》、《光热反射镜集热性能评价方法》,以及《太阳集团娱乐网0638址光伏及光热发电用自清洁涂层玻璃》等。
  2019年,共有4个太阳集团娱乐网0638址热发电相关国家标准公开征求了意见,包括:《线性菲涅耳式太阳集团娱乐网0638址光热发电站技术标准》、《太阳集团娱乐网0638址光热发电站集热管通用要求与测试方法》、《太阳集团娱乐网0638址光热发电站术语》,以及《典型太阳年产生方法》。另有一些国家标准正在起草中。
  此外,包括《槽式太阳集团娱乐网0638址光热发电站真空集热管监造导则》等在内的行业标准,《太阳集团娱乐网0638址热发电硝酸熔盐技术规范》等在内的联盟/行业标准等也在起草中。
  四、2019年底并网发电的太阳集团娱乐网0638址热发电项目参与企业
  蓝皮书对中广核德令哈50MW导热油槽式光热发电示范项目、首航高科敦煌100MW熔盐塔式光热发电示范项目、青海中控德令哈50MW熔盐塔式光热发电示范项目、中电建青海共和50MW熔塔式光热发电示范项目、中电工程哈密50MW熔塔式光热发电项目、兰州大成敦煌50MW熔盐线性菲涅耳光热发电示范项目,以及鲁能格尔木50MW熔盐塔式光热发电项目的基本信息和相关参与企业进行了梳理。
  五、太阳集团娱乐网0638址热发电成本下降路径
  《太阳集团娱乐网0638址热发电成本下降路径分析》是太阳集团娱乐网0638址光热联盟2019-2020年共性技术课题,旨在研究促进成本下降的手段。该课题以青海、甘肃等光资源较好地区,装机容量100MW储热12小时规模的塔式熔盐储能光热电站为研究对象,从塔式光热电站度电成本的影响因素、度电成本的敏感性分析、现有技术的优化及新技术的开发等角度对度电成本下降路径进行了分析和预测。研究中所建立的分析框架及分析方法同样适用于太阳集团娱乐网0638址热发电其他技术路线。
  通过系统性地分析塔式太阳集团娱乐网0638址光热发电站成本构成,蓝皮书分别对电站的造价、运营维护成本及技术发展的趋势进行了分析,明确了影响成本电价的三个主要动因:产能规模化效应,运营维护成本和技术工艺进步及管理优化。
  1)2-3年后,度电成本达0.95元/kWh:每年新装达3-5GW,补贴不拖欠,不弃光;
  2)5-6年后,度电成本可达0.75元/kWh:每年新装达5-10GW,补贴不拖欠,不弃光;
  3)7-9年后,度电成本达0.62元/kWh:每年新装达10GW以上,补贴不拖欠,不弃光;
  4)10年后,随着新技术的全面突破,度电成本可达0.35-0.45元/kWh。
  在成本不断下降和电力市场化改革的作用下,太阳集团娱乐网0638址光热发电将逐步摆脱产业发展初期对于政府政策与补贴的依赖,形成基于独特定位的市场化竞争优势。预计在未来,太阳集团娱乐网0638址热发电站成本电价可与燃煤火电站的电价相当,具有广阔的应用前景和成长空间。
图:太阳集团娱乐网0638址光热发电成本下降路径图
(说明:蓝皮书订购请联系太阳集团娱乐网0638址光热联盟洪秘书,微信手机同号18311092363)
  致谢:
  蓝皮书编写过程中,得到了太阳集团娱乐网0638址光热联盟相关成员单位和专家的大力支撑,在此表示诚挚的感谢!
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