光熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀及光熱電站建設(shè)探討

任峰

[摘 要]在全球能源轉(zhuǎn)型提速的大背景下，中國(guó)光伏、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，可再生能源將逐步發(fā)展成主力電源。通過可再生能源發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步和電網(wǎng)新能源接納能力的提升，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，是中國(guó)能源發(fā)展面臨的重要任務(wù)。在可再生能源利用技術(shù)中，太陽(yáng)能由于具有儲(chǔ)量大、分布廣等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到了廣泛應(yīng)用。文章闡述了光熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀，分析了國(guó)內(nèi)外光熱發(fā)電未來發(fā)展前景，探討了中國(guó)光熱電站建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)光熱電站前期開發(fā)工作、項(xiàng)目管理提出了相關(guān)建議。同時(shí)指出，中國(guó)光熱發(fā)電行業(yè)行穩(wěn)致遠(yuǎn)，需要國(guó)家層面的頂層設(shè)計(jì)、行業(yè)的科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)協(xié)同推進(jìn)。

[關(guān)鍵詞]光熱發(fā)電;光熱電站;電網(wǎng)安全

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

1 光熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀與發(fā)展前景分析

光熱發(fā)電是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，通過熱功轉(zhuǎn)換過程發(fā)電的技術(shù)。光熱發(fā)電可有效利用中國(guó)國(guó)際領(lǐng)先的火電汽輪機(jī)技術(shù)，降低煤電去產(chǎn)能政策對(duì)常規(guī)產(chǎn)業(yè)的沖擊。其主要特點(diǎn)是發(fā)電功率相對(duì)平穩(wěn)可控、運(yùn)行方式靈活、可進(jìn)行熱電并供。同時(shí)，光熱發(fā)電具有非常好的環(huán)境效益。據(jù)德國(guó)環(huán)境自然資源和核能部對(duì)各種不同發(fā)電方式（包括煤、天然氣、光伏、風(fēng)能、氫能、光熱）排放CO2的比較，在生命周期評(píng)價(jià)中，太陽(yáng)能熱發(fā)電的CO2減排是幾種發(fā)電方式中最優(yōu)的。

從經(jīng)濟(jì)性分析，目前國(guó)際光熱發(fā)電市場(chǎng)處于發(fā)展初期，尚未進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段，其度電成本仍遠(yuǎn)高于常規(guī)發(fā)電，降本的空間潛力很大。根據(jù)國(guó)際可再生能源署可再生能源電力成本分析的相關(guān)研究，2018年全球新增光熱裝機(jī)約500MW，平均加權(quán)平準(zhǔn)電價(jià)為18.5美分/kWh，預(yù)計(jì)到2022年約為7.4美分/kWh，比2018年下降60%。與2010—2018年期間46%的成本下降幅度相比，成本下降趨勢(shì)隨著市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)的進(jìn)步將明顯加快。

在中國(guó)，如果光熱發(fā)電進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段，光熱發(fā)電技術(shù)水平不斷提高，預(yù)計(jì)到2025年，光熱發(fā)電成本將下降至0.76元/千瓦時(shí)，到2030年將下降到0.7元/千瓦時(shí)以下。參考國(guó)內(nèi)外上網(wǎng)電價(jià)定價(jià)機(jī)制，依靠技術(shù)能力不斷提升，光熱發(fā)電可將大部分發(fā)電量?jī)?yōu)化到用電高峰和用電平峰，不僅能滿足電力系統(tǒng)調(diào)峰要求，也能實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的穩(wěn)定可靠和靈活調(diào)節(jié)。

中國(guó)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)艱辛，目前已經(jīng)具備了一定的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力?！笆濉币詠?，國(guó)家啟動(dòng)了國(guó)內(nèi)首批20個(gè)光熱發(fā)電示范項(xiàng)目（裝機(jī)規(guī)?？偭?350MW），開啟了中國(guó)光熱發(fā)電的商業(yè)化進(jìn)程，并帶動(dòng)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上一批零部件、原材料、設(shè)備制造企業(yè)的能力提升和建設(shè)運(yùn)營(yíng)企業(yè)的發(fā)展壯大。示范項(xiàng)目的實(shí)施是行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、健全產(chǎn)業(yè)鏈并實(shí)現(xiàn)自主化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，中國(guó)光熱發(fā)電設(shè)備企業(yè)通過自主攻關(guān)研發(fā)，已掌握多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，光熱發(fā)電設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率已實(shí)現(xiàn)90%。2021年以來，甘肅、青海等國(guó)內(nèi)光熱資源豐富的地區(qū)已明確了“十四五”期間科技創(chuàng)新方向，并將規(guī)劃建設(shè)含光熱發(fā)電的多能互補(bǔ)項(xiàng)目。

國(guó)際市場(chǎng)開拓方面，上海電氣擔(dān)任EPC總承包的迪拜950MW光伏光熱混合發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)展順利。2020年，100MW塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目的關(guān)鍵裝備吸熱器已經(jīng)被成功吊裝至高262米高的吸熱塔頂。該項(xiàng)目采用全球領(lǐng)先的“塔式+槽式”集中式光熱發(fā)電技術(shù)，配置包括1x100MW塔式熔鹽儲(chǔ)熱發(fā)電機(jī)組和3x200MW槽式熔鹽儲(chǔ)熱發(fā)電機(jī)組，光熱部分發(fā)電容量700MW。

據(jù)CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺(tái)統(tǒng)計(jì)，全球光熱發(fā)電裝機(jī)容量從2014年的4534MW逐年增長(zhǎng)到2019年的6451MW，整體增長(zhǎng)幅度為42.3%。其中2018年增長(zhǎng)比例最大，比2017年增長(zhǎng)18.2%。2019年全球光熱發(fā)電建成裝機(jī)容量新增381.6MW，累計(jì)裝機(jī)容量比2018年增長(zhǎng)6.29%。中國(guó)光熱發(fā)電裝機(jī)容量從2014年的18 MW快速增長(zhǎng)到2019年的444.3 MW，整體增長(zhǎng)了23.7倍。其中2018年有了跨越式發(fā)展，累計(jì)裝機(jī)容量從2017年的29.3 MW增長(zhǎng)至2018年的244.3 MW，增長(zhǎng)比例為7.33倍。2019年，中國(guó)累計(jì)光熱發(fā)電裝機(jī)容量比2018年增長(zhǎng)81.9%。2019年中國(guó)光熱發(fā)電新增裝機(jī)容量200MW，占全球總新增裝機(jī)量的52.41%，在全球光熱發(fā)電行業(yè)的活躍度和影響力持續(xù)提升。海外光熱發(fā)電市場(chǎng)包括以色列、科威特等國(guó)家也建成投運(yùn)了部分光熱發(fā)電裝機(jī)。如圖1，2所示。

未來，在沒有政府支持政策的條件下，光熱發(fā)電的發(fā)展主要依靠行業(yè)企業(yè)自身技術(shù)水平的提升和生產(chǎn)能力的提高。對(duì)光熱發(fā)電行業(yè)的投資，是在初期的技術(shù)路線驗(yàn)證可行的背景下，隨著國(guó)內(nèi)外光熱電站逐步規(guī)?；⑸虡I(yè)化，以一定的速度逐年增長(zhǎng)。在有政府補(bǔ)貼等產(chǎn)業(yè)政策支持的條件下，光熱發(fā)電行業(yè)的發(fā)展除了依靠自身技術(shù)水平和產(chǎn)能提升外，還會(huì)受整個(gè)可再生能源市場(chǎng)發(fā)展環(huán)境的影響，如“碳中和”目標(biāo)的提出、新冠肺炎疫情蔓延、化石燃料價(jià)格波動(dòng)等因素。在全球“碳中和”背景下，政府針對(duì)新能源和可再生能源，尤其是太陽(yáng)能光熱發(fā)電出臺(tái)的產(chǎn)業(yè)政策支持和鼓勵(lì)措施，將促進(jìn)光熱電站產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

《國(guó)際能源署可再生能源市場(chǎng)分析與預(yù)測(cè)2019—2024報(bào)告》顯示，全球光熱發(fā)電裝機(jī)將在2024年達(dá)到9000MW，市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｖ袊?guó)是世界上光熱發(fā)電裝備產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展基礎(chǔ)較為完善的國(guó)家。隨著國(guó)內(nèi)外光熱電站項(xiàng)目的推進(jìn)，中國(guó)在光熱發(fā)電系統(tǒng)集成、優(yōu)化、運(yùn)維以及智能化發(fā)展等方面，也走在世界的前列。常規(guī)發(fā)展環(huán)境下預(yù)測(cè)，2020—2030 年中國(guó)處于光熱發(fā)電的商業(yè)規(guī)模發(fā)展階段，光熱電站投資朝著大容量、高參數(shù)、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)熱、低成本方向發(fā)展，電站規(guī)模將平均每年增長(zhǎng)500MW～000MW。2030—2050 年，中國(guó)光熱發(fā)電將進(jìn)入自由競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展階段。在2030 年規(guī)?；A(chǔ)上，參考其他新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，以年平均 10%的速度增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2050 年，太陽(yáng)能光熱發(fā)電量可滿足中國(guó)大約 1%的電力需求。

當(dāng)前，光熱發(fā)電技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，“十四五”期間，中國(guó)光熱發(fā)電將繼續(xù)朝著大容量、高參數(shù)、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)熱、低成本發(fā)向發(fā)展。

2 光熱電站前期開發(fā)工作建議

光熱發(fā)電行業(yè)準(zhǔn)入門檻高，是技術(shù)和資本密集型行業(yè)，一個(gè)商業(yè)化電站動(dòng)輒十億元以上投資，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)依然存在，電站項(xiàng)目開發(fā)的前期工作尤為重要。

2.1 項(xiàng)目選址分析

投資方初步計(jì)劃開發(fā)光熱項(xiàng)目，需要初步確定項(xiàng)目開發(fā)場(chǎng)址并調(diào)查收集相關(guān)資料以論證和確認(rèn)項(xiàng)目地選擇的合理性。

需要對(duì)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)、常規(guī)氣象數(shù)據(jù)、地理地形數(shù)據(jù)、土地資料、電力設(shè)施（當(dāng)?shù)仉娏旊娋€路、變電站現(xiàn)狀以及規(guī)劃資料、電力公司電網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告、電網(wǎng)圖集等）、輔助資源（當(dāng)?shù)厮臄?shù)據(jù)資料、管道天然氣等）、交通資料（當(dāng)?shù)亟煌ìF(xiàn)狀及規(guī)劃報(bào)告、當(dāng)?shù)毓?、鐵路網(wǎng)交通圖等）、敏感區(qū)域資料（各類自然保護(hù)區(qū)、礦產(chǎn)資源分布、軍事區(qū)、文物保護(hù)區(qū)、機(jī)場(chǎng)布局等）、當(dāng)?shù)卦O(shè)備采購(gòu)價(jià)格（當(dāng)?shù)毓鉄犭娬窘ㄔO(shè)相關(guān)設(shè)備、材料的價(jià)格、人工成本及相關(guān)稅率數(shù)據(jù)）、電價(jià)政策（當(dāng)?shù)毓鉄犭娬旧暇W(wǎng)電價(jià)批復(fù)文件、峰谷電價(jià)等相關(guān)優(yōu)惠政策及激勵(lì)政策文件）、其他相關(guān)資料（當(dāng)?shù)刈匀弧⑷宋那闆r、能源機(jī)構(gòu)情況等，某些場(chǎng)址由于在少數(shù)民族聚居區(qū)，需要了解該少數(shù)民族地區(qū)特殊的文化要求）。從成本角度考慮，需要重點(diǎn)了解當(dāng)?shù)卣耐恋貎r(jià)格政策。

2.2 預(yù)可行性研究

光熱發(fā)電行業(yè)在中國(guó)的發(fā)展尚處于商業(yè)化初級(jí)階段，大部分項(xiàng)目方尤其是國(guó)有企業(yè)，由于自身技術(shù)積累有限及體制原因，可選擇預(yù)可研。

預(yù)可研報(bào)告和可研報(bào)告主要區(qū)別在于掌握資料詳細(xì)程度不同，前者內(nèi)容深度較淺，后者內(nèi)容深度深。待預(yù)可研報(bào)告編制完成以后，項(xiàng)目方會(huì)組織技術(shù)人員、行業(yè)專家以及政府相關(guān)人員一起對(duì)報(bào)告進(jìn)行審查，待完成修訂、匯報(bào)決策層并獲準(zhǔn)之后開始進(jìn)入下一階段——可行性研究。

2.3 可行性研究

項(xiàng)目可行性研究報(bào)告一般由執(zhí)行預(yù)可研的設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)編制。進(jìn)入可行性研究階段就意味著項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)入了決策階段，此階段將決定項(xiàng)目是否可以建設(shè)。

可行性研究主要工作一般為：落實(shí)建廠條件、確定主要工藝路線和技術(shù)方案、進(jìn)行投資估算和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

2.4 項(xiàng)目申請(qǐng)核準(zhǔn)

可行性研究報(bào)告編制完成并獲得一系列支持性文件之后，項(xiàng)目方委托具備相關(guān)資質(zhì)的單位編制項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告。報(bào)告應(yīng)明確項(xiàng)目所在區(qū)域太陽(yáng)能初步測(cè)量與評(píng)估成果、工程地質(zhì)勘查成果和工程建設(shè)條件，并說明環(huán)境影響、建設(shè)必要性、工程規(guī)模、設(shè)計(jì)方案、負(fù)荷情況和電網(wǎng)接入條件以及綜合效益;還應(yīng)說明水資源、使用天然氣和用水條件分析。

具備核準(zhǔn)條件后，項(xiàng)目方即可向項(xiàng)目所在地相關(guān)政府主管部門申請(qǐng)項(xiàng)目核準(zhǔn)，主管部門將逐級(jí)提交核準(zhǔn)請(qǐng)示。

光熱發(fā)電項(xiàng)目的審批權(quán)已經(jīng)下放到省級(jí)能源局，滿足上述條件之后上報(bào)即可完成項(xiàng)目批復(fù)并備案，項(xiàng)目方即可做好相關(guān)開工準(zhǔn)備。

3 光熱電站項(xiàng)目管理建議

（1）土地成本、限電等因素對(duì)光熱項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)測(cè)算影響較大。在進(jìn)行投資模型分析時(shí)需要考慮限電因素，光熱電站集中的西北幾個(gè)地方尤其嚴(yán)重，目前稍有緩和。如果要建設(shè)很多光熱電站，限電可能是不可避免的，要通過行業(yè)的力量在國(guó)家層面出臺(tái)切實(shí)的措施，確保首批光熱項(xiàng)目全額上網(wǎng)。環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻，未來光熱項(xiàng)目建設(shè)的土地成本只會(huì)增加，不會(huì)減少，所以應(yīng)積極推動(dòng)針對(duì)光熱項(xiàng)目開發(fā)用地的地方性優(yōu)惠政策。

（2）制訂可行的項(xiàng)目計(jì)劃并落實(shí)。光熱系統(tǒng)比較復(fù)雜，外部影響因素很多。在項(xiàng)目計(jì)劃過程中，應(yīng)給出足夠的時(shí)間，尤其是國(guó)外設(shè)備采購(gòu)、設(shè)計(jì)等方面，還有三島之間的聯(lián)調(diào)部分，要留出足夠的時(shí)間。因?yàn)轫?xiàng)目推進(jìn)過程中由于經(jīng)驗(yàn)不足變化非常多，計(jì)劃一定要做完善。

（3）科學(xué)選擇技術(shù)路線。國(guó)內(nèi)首批20個(gè)光熱示范項(xiàng)目中有一部分在技術(shù)路線選擇上出現(xiàn)了一些問題，由于各種原因，包括可行性研究不夠深入，技術(shù)路線產(chǎn)生變化。因?yàn)楣鉄峒夹g(shù)路線選擇較多，如果改變路線，可能損失巨大。

（4）做好關(guān)鍵設(shè)備、部件的調(diào)研。某些關(guān)鍵設(shè)備、部件如導(dǎo)熱油泵、鹽泵、加熱爐、旋轉(zhuǎn)接頭等出現(xiàn)問題以后，帶來的可能是系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)項(xiàng)目影響很大。

4 促進(jìn)中國(guó)光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議

電價(jià)和規(guī)模兩者互相促進(jìn)。光熱行業(yè)能否行穩(wěn)致遠(yuǎn)，很大程度上取決于未來能否實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展。建議國(guó)家層面早日出臺(tái)中長(zhǎng)期的光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖;盤活存量光熱項(xiàng)目;推進(jìn)光熱與光伏、風(fēng)電的互補(bǔ)協(xié)同;鼓勵(lì)光熱參與調(diào)峰市場(chǎng);充分利用光熱技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將其與煤電、海水淡化、水解制氫、石油開采等產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合，促進(jìn)光熱產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展;推進(jìn)光熱“走出去”，助力全球能源轉(zhuǎn)型和新工業(yè)革命的實(shí)施;緊跟全球光熱先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展方向，建立和完善光熱產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系和檢測(cè)認(rèn)證體系。

中國(guó)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期，新產(chǎn)業(yè)一般受國(guó)家政策的影響很大，一旦政策有較大變化，可能導(dǎo)致整個(gè)行業(yè)發(fā)展停滯不前。沒有了規(guī)?；l(fā)展帶來的技術(shù)創(chuàng)新和成本下降，中國(guó)將失去在國(guó)際光熱發(fā)電市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力?！把a(bǔ)貼退坡”雖是政府產(chǎn)業(yè)政策的必然趨勢(shì)，但應(yīng)該循序漸進(jìn)，因產(chǎn)業(yè)而異，光熱產(chǎn)業(yè)需要國(guó)家政策的支持，才能使來之不易的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)進(jìn)一步規(guī)?；?、商業(yè)化發(fā)展，從而提高成本競(jìng)爭(zhēng)力，最終走向市場(chǎng)化。

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