光热发电行业市场前景及投资研究报告：光热发电结构和运行机制，发电效率、成本核心因素.pdf

行业研究| 深度报告 电力设备及新能源行业 解剖光热发电结构和运行机制，寻找影响 看好 （维持） 发电效率和成本的核心因素 国家/地区 中国 行业 电力设备及新能源行业 报告发布日期 2023 年05 月23 日 光热发电专题报告2 核心观点 ⚫ 2023 年4 月7 日，国家能源局发布《国家能源局综合司关于推动光热发电规模化发 展有关事项的通知》，争取在“十四五”期间全国光热发电每年新增开工规模达到 300 万千瓦左右。政策出台助力行业发展，光热规模化发展有望提速。此前我们撰 写了《新视角下，光热电站的价值发现》报告，梳理了光热发电的潜在价值。本 文，我们以熔盐塔式为例，从运行机理入手，详细拆解光热发电系统架构。 ⚫ 塔式光热电站聚光、吸热、储热、换热发电系统联合运行保证电站持续稳定发电。 1 ）聚光系统控制系统根据太阳光情况计算并控制定日镜的倾斜角度，保证每一束光 都能精准打在吸热器上。2 ）当吸热系统开始工作时：低温熔盐储罐中的低温熔盐泵 将 290℃的熔盐打到吸热塔顶部的吸热器，依次流经各吸热管，吸收热量升温，最 终流出吸热器，经管道流入高温熔盐储罐。电站会根据光照情况，通过调整低温熔 盐泵流速来控制熔盐在吸热器的时间，保证熔盐从吸热器出来时温度达到 565℃。 3 ）熔盐罐一方面通过低温熔盐泵连接吸热器，实现热量的收集，另一方面通过高温 熔盐泵与换热系统相连，实现高温熔盐的放热。4 ）在光热电站中，蒸汽换热+发电 系统的运行及维护与常规火电厂相似，通过高温熔盐与水工质之间的热交换，产生 过热蒸汽以驱动汽轮机做功，发电机将机械能转化为电能。 ⚫ 基于能量守恒，光热电站运行时各系统之间的运行功率、时长和能量流转存在定量 关系。以装机容量 100MW，储热时长 10h 的光热电站为例，计算各系统容量配置 3 如下：1 ）储热容量2222MWh ，熔盐1.9 万吨，熔盐罐体积为 10278m ，吸热器功 率533MW ，吸热器容量为2667MWh ，镜场聚光功率为1333MW ，镜场面积139 万 平方米；2 ）此时电站太阳倍数为2.4 ，容量因子为45% ，年发电量为3.96 亿kWh。 ⚫ 储热时长、镜场面积、光伏弃电利用及光-电转换效率等是电站设计的主要参数，对 电站的整体性能和发电成本有重要影响。1 ）当储热时长上升时，电站发电量、投资 成本均会提升，度电成本会先降后升，存在一个最优值。储热时长的确定取决于没 新视角下，光热电站的价值发现：光热发 2023-04-12 有太阳时段的满发时数和电力价格的经济性，目前主要集中在 8~12h。2 ）镜场面积 电专题报告1 在一定范围内增大可以增加集热量和发电量，但会受到投资和储热容量的限制，使 得发电量增加的趋势逐渐变缓直至为0 ，度电成本呈先下降后上升趋势。在10h储热 时长时，熔盐塔式电站最优太阳倍数大多处于2.5~3 区间。3 ）光热电站与光伏风电 形成多能互补，能量 多了一个途径，因此镜场面积和吸热器功率下降，投资成 本降低，度电成本下降。4 ）当光-电转换效率上升时，电站的发电量会提高，度电 成本下降；或者同等发电功率和时长下，投资成本下降，度电成本下降。 投资建议与投资标的 投资建议 随着2021 年各地光热发电政策陆续发布，尤其今年国家能源局发文明确了光热发电的重 要地位以来，国内光热发电项目的热度不断提升，项目的招标和建设进度逐步加快。 2021 年以来，我国公布了