光热发电(CSP)是通过光学系统聚集太阳辐射能,直接利用太阳热能加热介质,通过热交换产生高温蒸汽,驱动汽轮机组发电的一种太阳能利用形式。
一、全球光热发电行业现状及前景
2004 年起,由于不断增长的电力需求、石油的短缺和对全球变暖的关注和应对,全球光热发电市场近年来进入高速发展期,特别是从 2008年至 2013 年的五年期间,全球总计装机容量的年均增长率接近 50%。截至 2014 年年底,全球光热发电装机总容量达到 4534MW,其中西班牙光热发电装机总容量达到 2362MW,美国光热发电装机总容量达到 1720MW,两者合计达到全球装机总容量的 90%。2014年新增装机容量 1104MW,增幅达 32%,美国以 802MW 的新增装机容量领跑,印度位列第二。
1984-2014年光热发电总及年装机量
2008-2014年西班牙与美国总装机量
全球十大在运行光热发电站(截至 2015年)
国家 | 项目名称 | 投运年份 | 装机容量/MW | 技术 |
美国 | Ivanpah Solar Power Facility | 2014 | 392 | 塔式发电 |
美国 | Solar Energy Generating System(SEGS) | 1991 | 254 | 槽式发电 |
美国 | Mojave Solar Project | 2014 | 280 | 槽式发电 |
美国 | Solana Generating Station | 2013 | 280 | 槽式发电 |
美国 | Genesis Solar Energy Project | 2014 | 250 | 槽式发电 |
西班牙 | Solaben Solar Power Station | 2013 | 200 | 槽式发电 |
西班牙 | Solnova Solar Power Station | 2010 | 150 | 槽式发电 |
西班牙 | Andasol Solar Power Station | 2011 | 150 | 槽式发电 |
西班牙 | Extresol Solar Power Station | 2012 | 150 | 槽式发电 |
南非 | KaXu Solar One | 2015 | 100 | 槽式发电 |
2013 年,包括南非、摩洛哥、沙特、印度等新兴市场的光热发电产业开始扩张,大量的光热发电项目正在建设当中,2014年新增装机量 153MW。新兴市场的的增速主要来源于能源的需求和政策的刺激。目前,南非、摩洛哥、印度等国家建立了不同程度的电价补贴和鼓励政策,将促进光热发电产业的进一步发展。
根据国际能源署 IEA 的预测,2050年全球光热发电的装机规模有望达到 983GW,将占全球电力供应的 11%,其中中国的光热发电装机有望达到 118GW,达到全球电力供应的4%,这将是一个数十万亿的市场。
2015-2025年全球光热发电产业装机预测
目前世界上最大容量的光热电站是位于美国加州伊凡帕旱湖(Ivanpah Dry Lake)总装机容量达 392 MW 的 Ivanpah光热电站,由 BrightSource开发,于 2014年 2月正式并网发电。该项目总投资逾 22亿美元,占地面积 14.2万平方千米,其装机规模占全美太阳能热发电总量的 30%,可满足 14 万户用户用电需求,减少二氧化碳排放达 40 万吨每年。该电站是美国首座大规模塔式发电站,从实践层面验证了塔式电站大规模开发的可能性,也是世界上目前运营的最大光热电站,发电效率达 28.72%。
目前太阳能利用技术中,光伏发电应用较为成熟,应用范围较广,度电成本也较最初有了大幅度的下降,我国2016年起实行的光伏上网标杆电价已经降到0.85-0.98元/度的水平。与光伏相比,光热发电发展较晚,具有技术复杂,前期单位投资较大和运行维护比较困难的问题,度电成本也较光伏高。但近年来凭借自身发电稳定、储能和环境影响低的优势发展迅速。据 REN21统计,2009年-2014年光伏发电的增长率为50%,光热发电的增长率为 46%,2014年光伏发电的增长率为 30%,光热发电的增长率为27%。
光热发电相较光伏发电具有众多优势。首先,光热发电输入电力曲线平滑,电网友好性高。光热发电的出电特性优于光伏和风电,光伏出来的电是直流电,有波动,需要变电并入电网。而光热发电通过蓄热单元的热发电机组,不同于光伏发电量受天气变化影响的特点,能够显著平滑发电出力,减小小时级出力波动,可直接入网,与现有电网匹配性好,可连续24小时发电,可做为基础负荷。
相关报告:智研咨询发布的《2016-2022年中国光热发电行业前景调研及投资策略咨询报告》
二、中国光热发电行业现状及发展前景
我国的太阳能总辐射资源丰富,总体分布呈现高原资源比平原丰富,西部资源比东部丰富的特点。其中西藏、青海、新疆、内蒙古、山西北部、河北北部等广大地区的直射辐照很大。以 DNI (Direct Normal Irradiance,直接辐射)计,我国西藏地区最高可达 2400 kWh/m2/年左右,甘肃敦煌地区的 DNI 约为 2000 kWh/m2/年,河北张家口地区的 DNI 约为 1600kWh/m2/年。据测算,平均 DNI每增加 100 kWh/m2/年,上网电价成本能降低 4.5%。因此,我国的光热发电有一定的成本优势。
全国直射辐照(DNI)分布图
我国的光热发电市场处于起步阶段,市场上已在规划开发的光热发电项目有一定的数量,但进展缓慢,亟待政策的进一步明朗。 截至2015年8月,国内光热发电累计装机超过20MW,包括中国科学院电工所在北京延庆的 1MW 试验项目、浙大中控 10MW 项目以及华能和龙腾等项目。 全国正在建设、规划中和在开发的大型商业化光热发电项目的数量已近 40个左右,总装机已超过 3GW。但目前还没有大规模建设完成的电站,在国内已装机的光热发电系统中,除青海中控的 10MW 光热发电项目以外,其他项目均为示范试验性质的项目,并未达到并网发电的标准。
目前国内已基本可生产太阳能热发电的关键与主要装备, 已经基本覆盖光热产业链上下游, 积累了很多关键技术, 一些部件具备了商业生产条件,但产品尚未经过市场的验证。同时,国内尚未有大规模集成建设光热发电站的经验,在设计和安装维护上缺乏经验,但部分综合实力较强的企业已经可以进行光热电站的综合开发。
光热发电作为一个综合性朝阳行业,在国家政策的支持和鼓励下,行业整体的投资前景是过万亿级的。而且光热发电行业上下游产业的延伸链很长,可以消化钢铁、玻璃、水泥、化工等一些过剩行业的产能,而且可以带动很多其他产业的发展。国家大力推动光热产业的发展,除了加大可再生能源的比例外,也是在供给侧改革的大背景下,利用光热行业的带动作用,消耗传统过剩产能。
截至 2015 年 11 月 10 日,共有 109 个项目入围最后的申报名单,总装机为 8.8GW,央企中除国电以外的中信、华电、国华、国电投、大唐、华能、国华等均有项目申报,民营企业中,中海阳、中控、兆阳光热、中核龙腾、首航、大成、成都博昱等光热企业和英利等企业参与,外企中,BrightSource、Abengoa 等也有上报。其中,槽式项目 60 个,塔式项目 36 个,碟式项目 8 个,菲涅尔项目 7 个,申报电价集中在 1.18~1.25 元,平均申报电价为 1.2418元。
当前,我国可再生能源电力市场的定价体系与其他传统行业例如火电、石油、核电等相比还没有成熟。制约我国的光热发电投资的最大问题就是光热发电的价格体系或者上网电价支持政策还没有明确出台。上网电价政策直接关系到光热电站的盈利水平。但预计由于可再生能源发展基金缺口较大,光伏风电补贴额度已经下调,且 2014 年中控德令哈获批电价为1.2 元,预计此次发改委设定的电价将可能低于 1.2 元。这就为那些上下游产业链完整,技术先进、成本控制有效的综合性企业提供了更大的竞争优势。
近五年内来,我国电力行业新增装机量总体保持稳定,随着水电、核电及其他新能源电力的增长,我国火力发电装机容量的增长速度低于电力整体装机容量的增长速度,平均增速维持在 5%的上下。
据中电联估计,到 2020 年全国全社会用电量为 7.7 万亿千瓦时,人均用电量 5570 千瓦时,“十三五”期间年均增长 5.5%左右。对应于上述用电增长需求,预计全国发电装机到2020 年需要 19.6 亿千瓦左右,2030 年需要 30.2 亿千瓦左右,2050 年需要 39.8亿千瓦左右。尽管非化石能源发电所占比重逐年上升,但我国“以煤炭为主”的能源结构特点决定了火电占国内电力装机总量的比例仍将长期保持较高水平。全国煤电装机规划 2020年达到 11亿千瓦,新增中煤电基地占 55%;2030年达到 13.5亿千瓦,新增装机主要在煤电基地;2050年下降到 12亿千瓦。
2000-2014年中国电力和火电机容量及增长率变化情况
2024-2030年中国光热发电行业竞争战略分析及市场需求预测报告
《2024-2030年中国光热发电行业竞争战略分析及市场需求预测报告》共八章,包含光热发电行业技术发展与电站建设分析,光热发电行业企业经营分析,光热发电行业投资风险与机会分析等内容。
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