光热发电技术经济现状及光热电站建设探讨

任峰

[摘 要]在全球能源转型提速的大背景下，中国光伏、风电产业快速发展，可再生能源将逐步发展成主力电源。通过可再生能源发电技术的进步和电网新能源接纳能力的提升，保障电网安全稳定运行，是中国能源发展面临的重要任务。在可再生能源利用技术中，太阳能由于具有储量大、分布广等优点，近年来得到了广泛应用。文章阐述了光热发电技术经济现状，分析了国内外光热发电未来发展前景，探讨了中国光热电站建设风险，并对光热电站前期开发工作、项目管理提出了相关建议。同时指出，中国光热发电行业行稳致远，需要国家层面的顶层设计、行业的科技创新与产业升级协同推进。

[关键词]光热发电;光热电站;电网安全

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.12.023

1 光热发电技术经济现状与发展前景分析

光热发电是将太阳能转化为热能，通过热功转换过程发电的技术。光热发电可有效利用中国国际领先的火电汽轮机技术，降低煤电去产能政策对常规产业的冲击。其主要特点是发电功率相对平稳可控、运行方式灵活、可进行热电并供。同时，光热发电具有非常好的环境效益。据德国环境自然资源和核能部对各种不同发电方式（包括煤、天然气、光伏、风能、氢能、光热）排放CO2的比较，在生命周期评价中，太阳能热发电的CO2减排是几种发电方式中最优的。

从经济性分析，目前国际光热发电市场处于发展初期，尚未进入规模化发展阶段，其度电成本仍远高于常规发电，降本的空间潜力很大。根据国际可再生能源署可再生能源电力成本分析的相关研究，2018年全球新增光热装机约500MW，平均加权平准电价为18.5美分/kWh，预计到2022年约为7.4美分/kWh，比2018年下降60%。与2010—2018年期间46%的成本下降幅度相比，成本下降趋势随着市场规模的扩大和技术的进步将明显加快。

在中国，如果光热发电进入规模化发展阶段，光热发电技术水平不断提高，预计到2025年，光热发电成本将下降至0.76元/千瓦时，到2030年将下降到0.7元/千瓦时以下。参考国内外上网电价定价机制，依靠技术能力不断提升，光热发电可将大部分发电量优化到用电高峰和用电平峰，不仅能满足电力系统调峰要求，也能实现电力供应的稳定可靠和灵活调节。

中国光热发电产业历经艰辛，目前已经具备了一定的技术水平和生产能力。“十三五”以来，国家启动了国内首批20个光热发电示范项目（装机规模总量1350MW），开启了中国光热发电的商业化进程，并带动了整个产业链上一批零部件、原材料、设备制造企业的能力提升和建设运营企业的发展壮大。示范项目的实施是行业技术创新、健全产业链并实现自主化的关键环节。目前，中国光热发电设备企业通过自主攻关研发，已掌握多项关键技术，光热发电设备的国产化率已实现90%。2021年以来，甘肃、青海等国内光热资源丰富的地区已明确了“十四五”期间科技创新方向，并将规划建设含光热发电的多能互补项目。

国际市场开拓方面，上海电气担任EPC总承包的迪拜950MW光伏光热混合发电项目进展顺利。2020年，100MW塔式光热发电项目的关键装备吸热器已经被成功吊装至高262米高的吸热塔顶。该项目采用全球领先的“塔式+槽式”集中式光热发电技术，配置包括1x100MW塔式熔盐储热发电机组和3x200MW槽式熔盐储热发电机组，光热部分发电容量700MW。

据CSPPLAZA光热发电平台统计，全球光热发电装机容量从2014年的4534MW逐年增长到2019年的6451MW，整体增长幅度为42.3%。其中2018年增长比例最大，比2017年增长18.2%。2019年全球光热发电建成装机容量新增381.6MW，累计装机容量比2018年增长6.29%。中国光热发电装机容量从2014年的18 MW快速增长到2019年的444.3 MW，整体增长了23.7倍。其中2018年有了跨越式发展，累计装机容量从2017年的29.3 MW增长至2018年的244.3 MW，增长比例为7.33倍。2019年，中国累计光热发电装机容量比2018年增长81.9%。2019年中国光热发电新增装机容量200MW，占全球总新增装机量的52.41%，在全球光热发电行业的活跃度和影响力持续提升。海外光热发电市场包括以色列、科威特等国家也建成投运了部分光热发电装机。如图1，2所示。

未来，在没有政府支持政策的条件下，光热发电的发展主要依靠行业企业自身技术水平的提升和生产能力的提高。对光热发电行业的投资，是在初期的技术路线验证可行的背景下，随着国內外光热电站逐步规模化、商业化，以一定的速度逐年增长。在有政府补贴等产业政策支持的条件下，光热发电行业的发展除了依靠自身技术水平和产能提升外，还会受整个可再生能源市场发展环境的影响，如“碳中和”目标的提出、新冠肺炎疫情蔓延、化石燃料价格波动等因素。在全球“碳中和”背景下，政府针对新能源和可再生能源，尤其是太阳能光热发电出台的产业政策支持和鼓励措施，将促进光热电站产业的快速发展。

《国际能源署可再生能源市场分析与预测2019—2024报告》显示，全球光热发电装机将在2024年达到9000MW，市场发展潜力巨大。中国是世界上光热发电装备产业链发展基础较为完善的国家。随着国内外光热电站项目的推进，中国在光热发电系统集成、优化、运维以及智能化发展等方面，也走在世界的前列。常规发展环境下预测，2020—2030 年中国处于光热发电的商业规模发展阶段，光热电站投资朝着大容量、高参数、长时间储热、低成本方向发展，电站规模将平均每年增长500MW～000MW。2030—2050 年，中国光热发电将进入自由竞争发展阶段。在2030 年规模基础上，参考其他新兴产业发展趋势，以年平均 10%的速度增长。预计到2050 年，太阳能光热发电量可满足中国大约 1%的电力需求。

当前，光热发电技术商业化应用已经较为成熟，“十四五”期间，中国光热发电将继续朝着大容量、高参数、长时间储热、低成本发向发展。

2 光热电站前期开发工作建议

光热发电行业准入门槛高，是技术和资本密集型行业，一个商业化电站动辄十亿元以上投资，技术风险依然存在，电站项目开发的前期工作尤为重要。

2.1 项目选址分析

投资方初步计划开发光热项目，需要初步确定项目开发场址并调查收集相关资料以论证和确认项目地选择的合理性。

需要对太阳辐射数据、常规气象数据、地理地形数据、土地资料、电力设施（当地电力输电线路、变电站现状以及规划资料、电力公司电网规划报告、电网图集等）、辅助资源（当地水文数据资料、管道天然气等）、交通资料（当地交通现状及规划报告、当地公路、铁路网交通图等）、敏感区域资料（各类自然保护区、矿产资源分布、军事区、文物保护区、机场布局等）、当地设备采购价格（当地光热电站建设相关设备、材料的价格、人工成本及相关税率数据）、电价政策（当地光热电站上网电价批复文件、峰谷电价等相关优惠政策及激励政策文件）、其他相关资料（当地自然、人文情况、能源机构情况等，某些场址由于在少数民族聚居区，需要了解该少数民族地区特殊的文化要求）。从成本角度考虑，需要重点了解当地政府的土地价格政策。

2.2 预可行性研究

光热发电行业在中国的发展尚处于商业化初级阶段，大部分项目方尤其是国有企业，由于自身技术积累有限及体制原因，可选择预可研。

预可研报告和可研报告主要区别在于掌握资料详细程度不同，前者内容深度较浅，后者内容深度深。待预可研报告编制完成以后，项目方会组织技术人员、行业专家以及政府相关人员一起对报告进行审查，待完成修订、汇报决策层并获准之后开始进入下一阶段——可行性研究。

2.3 可行性研究

项目可行性研究报告一般由执行预可研的设计院负责编制。进入可行性研究阶段就意味着项目开发进入了决策阶段，此阶段将决定项目是否可以建设。

可行性研究主要工作一般为：落实建厂条件、确定主要工艺路线和技术方案、进行投资估算和经济评价。

2.4 项目申请核准

可行性研究报告编制完成并获得一系列支持性文件之后，项目方委托具备相关资质的单位编制项目申请报告。报告应明确项目所在区域太阳能初步测量与评估成果、工程地质勘查成果和工程建设条件，并说明环境影响、建设必要性、工程规模、设计方案、负荷情况和电网接入条件以及综合效益;还应说明水资源、使用天然气和用水条件分析。

具备核准条件后，项目方即可向项目所在地相关政府主管部门申请项目核准，主管部门将逐级提交核准请示。

光热发电项目的审批权已经下放到省级能源局，满足上述条件之后上报即可完成项目批复并备案，项目方即可做好相关开工准备。

3 光热电站项目管理建议

（1）土地成本、限电等因素对光热项目投资财务测算影响较大。在进行投资模型分析时需要考虑限电因素，光热电站集中的西北几个地方尤其严重，目前稍有缓和。如果要建设很多光热电站，限电可能是不可避免的，要通过行业的力量在国家层面出台切实的措施，确保首批光热项目全额上网。环保形势严峻，未来光热项目建设的土地成本只会增加，不会减少，所以应积极推动针对光热项目开发用地的地方性优惠政策。

（2）制订可行的项目计划并落实。光热系统比较复杂，外部影响因素很多。在项目计划过程中，应给出足够的时间，尤其是国外设备采购、设计等方面，还有三岛之间的联调部分，要留出足够的时间。因为项目推进过程中由于经验不足变化非常多，计划一定要做完善。

（3）科学选择技术路线。国内首批20个光热示范项目中有一部分在技术路线选择上出现了一些问题，由于各种原因，包括可行性研究不够深入，技术路线产生变化。因为光热技术路线选择较多，如果改变路线，可能损失巨大。

（4）做好关键设备、部件的调研。某些关键设备、部件如导热油泵、盐泵、加热炉、旋转接头等出现问题以后，带来的可能是系统风险，对项目影响很大。

4 促进中国光热产业发展的建议

电价和规模两者互相促进。光热行业能否行稳致远，很大程度上取决于未来能否实现规模化发展。建议国家层面早日出台中长期的光热产业发展路线图;盘活存量光热项目;推进光热与光伏、风电的互补协同;鼓励光热参与调峰市场;充分利用光热技术的优势，将其与煤电、海水淡化、水解制氢、石油开采等产业紧密结合，促进光热产业的规模化发展;推进光热“走出去”，助力全球能源转型和新工业革命的实施;紧跟全球光热先进技术创新和产业升级发展方向，建立和完善光热产业标准体系和检测认证体系。

中国光热发电产业处于发展初期，新产业一般受国家政策的影响很大，一旦政策有较大变化，可能导致整个行业发展停滞不前。没有了规模化发展带来的技术创新和成本下降，中国将失去在国际光热发电市场的竞争力。“补贴退坡”虽是政府产业政策的必然趋势，但应该循序渐进，因产业而异，光热产业需要国家政策的支持，才能使來之不易的产业基础进一步规模化、商业化发展，从而提高成本竞争力，最终走向市场化。

参考文献：

[1]何智超.巴基斯坦电力市场现状及发展的研究[J].中国市场，2019（15）：133-134.

[2]刘亮.基于经济成本的光伏电站储能容量配置分析[J].中国市场，2019（8）：109-110.