2023中国太阳能热发电行业蓝皮书-国家太阳能光热产业技术创新战略联盟_86页_22mb

中国太阳能热发电行业蓝皮书总结

核心内容

中国太阳能热发电（CSP）行业正处于技术发展与市场应用的关键阶段。作为绿色低碳、电网友好型电源，CSP具备调峰和储能的双重功能，是实现新能源安全可靠替代的重要手段。2023年，CSP在政策支持、技术研发和项目示范方面取得显著进展，但仍面临成本较高、项目数量不足等挑战。

主要观点

• 技术定位：CSP兼具调峰和储能功能，能够为电力系统提供长周期调峰能力和转动惯量，是构建新型电力系统的重要支撑。
• 技术类型：CSP主要分为塔式、槽式和线菲式三种，其中塔式技术在我国并网项目中占比最高，槽式在国际上更占主导地位。
• 政策支持：2023年国家出台多项政策推动CSP规模化发展，强调技术攻关、产业基础建设与市场机制探索。
• 市场发展：2023年我国未新增并网光热发电机组，累计装机容量为588MW，其中并网容量为570MW，主要集中在西北地区。
• 示范项目运行情况：首批示范项目运行稳定，发电量逐年提升，部分项目已实现满负荷运行，为后续大规模建设奠定基础。
• 产业基础：我国已形成较为完整的CSP产业链，涵盖材料、设备、生产、集成和服务等环节，相关企业数量超过600家，具备一定的产能支撑能力。
• 技术研发：2023年，我国在超临界CO₂发电、仿生储热材料、宽波段超表面聚光器、热化学储能、高温熔盐特种合金及储罐寿命预测等方面取得重要进展。

关键信息

2023年相关政策

光热发电市场发展

• 截至2023年底，我国CSP累计装机容量为588MW，其中并网容量570MW，包括11座光热电站。
• 全球CSP累计装机容量达7550MW，其中槽式技术占比最高（约75.5%），塔式技术占比约20.9%，线菲式约3.6%。
• 2023年新增拟建光热项目约12个，总装机容量1350MW，主要分布在西北、西藏等地区。

光热发电示范项目运行情况

• 中广核德令哈50MW槽式光热电站：2018年投运，2023年发电量达11040万kWh，单日最高上网电量102万kWh，单月最高上网电量1626万kWh。
• 首航高科敦煌100MW塔式光热电站：2018年投运，2023年发电量达23500万kWh，但由于汽轮机缺陷，最大安全运行负荷不超过63%，影响发电效率。
• 青海中控德令哈50MW塔式光热电站：2018年投运，2023年发电量达1.524亿kWh，连续两年达设计发电量。
• 中电建共和50MW塔式光热电站：2018年投运，2023年发电量达6818.7万kWh，实现年度发电任务的100.275%。
• 中国能建哈密50MW塔式光热电站：2017年开工，2023年发电量达3.3亿kWh，各项指标均超过设计值。
• 兰州大成敦煌50MW线菲式光热电站：2018年开工，2023年进行系统优化升级，提升运维策略及运行稳定性。
• 中船新能乌拉特100MW槽式光热电站：2018年开工，2023年累计发电量约8.7亿kWh，实现当年投产当年达标。
• 鲁能格尔木多能互补工程50MW塔式光热电站：2018年开工，2023年发电量达9102.76万kWh，单日最高发电量109.62万kWh。

光热发电产业链

国家太阳能光热联盟将CSP产业链分为以下五大板块：

1. 材料：包括超白玻璃、吸热涂层、熔盐、导热油、不锈钢管道等。
2. 设备：涵盖聚光器、吸热器、储热器、换热器、透平等。
3. 生产设备：涉及超白玻璃生产线、反射镜生产线、吸热材料生产线等。
4. 集成：包括设计、安装、调试、运维等。
5. 服务：如检测、标准制定、设备维护等。

光热发电产业基础

• 我国CSP产业已具备一定的配套能力，涉及600余家相关企业，覆盖材料、设备、生产、集成和服务等环节。
• 2023年，为满足风光大基地建设需求，相关企业通过延长产业链或新建生产线，提高产能，增强供应支撑能力。
• 代表性企业包括：大连耀皮玻璃有限公司、甘肃凯盛大明光能科技有限公司、江苏飞跃泵业股份有限公司、江苏中能化学科技股份有限公司等。

光热发电技术研发进展

2023年，国家能源局支持8项重点研发计划，涵盖以下关键技术：

1. 超临界CO₂太阳能热发电关键基础问题研究：开发了高温环境下稳定运行的陶瓷颗粒，建成了200kW超临界CO₂发电样机，实现了聚光集热系统室外实验。
2. 高效能仿生型储热材料和过程设计：研发了碳化硅基复合储热材料，储热密度达291.37J/g，热导率突破51.82W/(m·K)，储/释热时间缩减80%以上。
3. 宽波段超表面太阳能聚光器及其集热系统：实现了400nm-1000nm频段理论聚光效率达55%，并开发了变截止波长选择性吸收膜层的吸热管。
4. 高通量聚光太阳能热化学转化储能理论与方法：建立了多场多尺度耦合热化学转化模型，开发了多种高性能热化学载能体材料。
5. 光热发电用耐高温熔盐特种合金研制与应用：研发了耐800°C熔盐腐蚀的Ni-W-Cr高温合金，制备了高强度ODS不锈钢。
6. 宽液体温域高温熔盐储热技术：研发了熔点133.3°C、分解温度734°C的低成本混合熔盐配方，完成了10MWh工程验证。
7. 二次反射塔式光热-光伏联合电站稳定电力输出关键技术研究：完成了关键部件自主设计和开发，推动光热-光伏联合电站优化运行。
8. 太阳能热发电用高温熔盐储罐力学研究及寿命预测：建立了储罐结构和温度场数值模型，优化了寿命预测模型。

发展建议

• 研究制定“去补贴-市场化发展”过渡期间的光热发电两部制电价。
• 开展光热发电对电网支撑能力的研究，推动光热发电与光伏、风电一体化发展。
• 总结现有商业化光热电站经验，进行技术创新，降低成本。
• 开展光热发电前沿技术示范，深化基础研究。
• 实施单机大容量光热发电示范项目。
• 推进以太阳能为主的多能互补低碳发电技术示范。
• 集中开展新型储能发电项目示范，研究其在电网中的实际作用和特性。

附录与参考文献

• 附录包括2023年度热点新闻及国家太阳能光热联盟理事单位简介。
• 参考文献覆盖2023年相关政策文件及技术研究报告，共计79页。

结论

中国太阳能热发电行业在政策推动、技术研发和示范项目运行方面取得显著进展，但仍需解决成本高、项目数量少、技术瓶颈等问题。未来应进一步推动市场化机制建设、技术攻关和产业链完善，以实现光热发电的规模化、产业化发展，为构建新型能源体系和实现“双碳”目标提供有力支撑。