国内外太阳能光热发电方针局势剖析

国内外太阳能光热发电方针局势剖析

作者: ky体育娱乐     发布时间:2023-08-11

  使用技能。它是一个将太阳能转化为热能,再将热能转化为电能的进程。运用聚光镜等聚热器搜集的太阳热能,将传热介质加热到几百度的高温,传热介质经过换热器后发生高温蒸汽,然后带动汽轮机发生电能。此处的传热介质多为导热油与熔盐。一般咱们将整个的光热发电体系分红四部分:集热体系、热传输体系、蓄热与热交换体系、发电体系。

  集热体系:集热体系包含聚光设备、接收器、盯梢安排等部件。假如说集热体系是整个光热发电的中心,那么聚光设备便是集热体系的中心。聚光设备即为聚光镜或许定日镜等。其反射率、焦点偏差等均能影响发电功率。现在国内出产的聚光镜,功率能够到达94%,与国外出产的聚光镜功率相差不大。集热体系搜集太阳能,将太阳能转化为热能。

  热传输体系:热传输体系首要是传输集热体系搜集起来的热能。运用传热介质将热能运送给蓄热体系。传热介质多为导热油和熔盐。理论上,熔盐比导热油温度高,发电功率大,也更安全。热传输体系一般有预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器等组成。热传输体系的根本要求是:传热管道损耗小、运送传热介质的泵功率小、热量传输的本钱低。在热传输进程中,传热管道越短,热损耗就越小。

  蓄热与热交换体系:个人认为,光热发电技能在蓄热与热交换体系中充沛体现了比照光伏发电技能的优势。行将太阳热能储存起来。能够在夜间发电,也能够依据当地的用电负荷,习惯电网调度发电。蓄热设备常由真空绝热或以绝热材料包覆的蓄热器构成。蓄热体系中对储热介质的要求为:储能密度大,来历丰厚且价格低价,功能安稳,无腐蚀性,安全性好,传热面积大,热交换器导热功能好,储热介质具有较好的黏性。现在我国正在研讨蓄热的各种新技能新材料,更有专家提出用陶瓷等价格低价的固体蓄热,以到达下降发电本钱的效果。

  发电体系:用于太阳能热发电体系的发电机有汽轮机、燃气轮机、低沸点工质汽轮机、斯特林发电机等。这些发电设备,可依据汽轮机进口热能的温度等级及热量、蒸汽压力等状况进行挑选。关于大型光热发电体系,由于其温度等级与火力发电体系根本相同,可选用惯例的汽轮机;工作温度在800℃以上时,可选用燃气轮机;关于小功率或许低温的太阳能发电体系,则可选用低沸点工质汽轮机或斯特林发动机。现在运用的汽轮机,空冷居多。尽管光热技能的发电体系相似于火力发电体系,可是仍是有必定的差异,这样就要要求汽轮机具有频频启停、快速发动、低负荷运转、高效性等特色。

  太阳能热发电,一般叫做聚光式太阳能发电,经过集合太阳辐射取得热能,将热能转化成高温蒸汽,蒸汽驱动汽轮机发电。选用太阳能热发电技能,防止了贵重的硅晶光电转化工艺,能够大大下降太阳能发电本钱。而且,这种方法的太阳能运用还有一个其他方法的太阳能转化所无法比拟的优势,即太阳能所加热的水能够储存在巨大的容器中,在太阳落山后几个小时仍能够带动汽轮机发电。其时太阳能热发电依照太阳能搜集方法首要可划分为槽式发电、塔式发电和菲涅尔式发电等。

  大略计算,到2016年2月,在全球建成和在建的太阳能光热发电站中,槽式电站数量最多,约占建成和在建光热电站总数的80%,塔式电站占比超越11%,菲涅尔式电站最少,占比缺少9%。

  由于塔式光热发电体系归纳功率高,更适合于大规划、大容量商业化使用,在规划建造的光热电站项目中,塔式所占的份额现已超出了槽式技能。归纳判别,未来塔式光热发电技能可能是光热发电的首要技能门户。

  Andasol太阳能光热发电站坐落西班牙阳光资源丰厚的Andalusia的Guadix邻近,是欧洲榜首个商业运转的太阳能槽式导热油电站,由三个50MW装机的项目组成。Andasol1号电站开建于2006年7月,2009年3月完结并网投运;Andasol2号电站开建于2007年2月,2009年中期建成;3号电站则开建于2008年8月,2011年9月建成投运。Andasol1&2号电站的开发商为ACSCobra(75%)和太阳千年(25%),太阳千年破产后转为ACSCobra全资持有。3号电站的开发商为Ferrostaal/SolarMillennium/RWE/RheinE./SWM五家德国公司组成的联合体。

  Andasol槽式电站的经典含义在于,其是全球首个配备了大规划熔盐储热体系的商业化光热电站,经过添加7.5小时的储热体系,电站的年发电小时数大大添加,容量因子到达了38.8%。尔后西班牙许多槽式电站的储热容量设置都和Andasol相同为7.5小时。

  Gemasolar太阳能光热发电站坐落西班牙塞维利亚邻近的FueneAndalucía,是TorresolEnergy旗下的标志性发电站,装机容量达19.9MW,于2011年5月开端试运转。

  Gemasolar选用立异的熔盐传热技能,储热体系可在没有阳光的状况下继续发电15小时,协助防止供电动摇,电站能够在一年中的多个月份完结24小时不间断发电,即使是在黑夜或日照缺少的冬天。作为全球首个将塔式体系和熔盐传热储热介质结合的商业化光热电站,Gemasolar的运转成为熔盐型塔式光热发电技能开展的重要里程碑。

  Solana太阳能光热发电站坐落美国亚利桑那州凤凰城西南70英里的GilaBend邻近,于2010年末开端建造,2013年竣工,是其时世界上最大的槽式电站,也是美国榜首个带熔盐储热的太阳能光热发电站。

  电站由西班牙AbengoaSolar公司建造,装机总容量280MW,年发电量高达9.44亿kWh,可满意7万个家庭的用电需求。电站总出资额高达20亿美元,美国动力部借款担保供给14.5亿美元融资支撑。亚利桑那州最大的电力公司APS为该项意图PPA签约方,签约电价为14美分/kWh,承购期为30年,30年内的总售电收入可达40亿美元。

  Ivanpah太阳能光热发电站坐落美国加利福尼亚的Mojave沙漠,洛杉矶西南64千米处,项目由BrightSource动力公司开发,2014年2月投产,总规划容量为392MW,由三座装机别离为133MW、133MW和126MW的塔式电站构成,占其时美国总投运光热电站装机容量的30%左右,也是全球现在最大规划装机的光热电站。

  项目总计出资达22亿美元,取得美国动力部16亿美元的借款担保。科技巨子Google出资1.68亿美元,NRG太阳能公司出资3亿美元。这也使其成为历史上出资额度最大的光热发电项目。Ivanpah光热电站与太平洋燃气和电力公司(PGE)以及南加州爱迪生电力公司(SCE)签定了PPA购电协议,1号电站装机126MW,2号和3号电站各装机133MW.1号电站和3号电站所发电能由PGE收买,2号电站所发电能由SCE收买。

  CrescentDunes太阳能光热发电站坐落美国内华达州的托诺帕,装机容量110MW,是全球榜首个大规划选用熔盐塔式光热发电技能的电站。电站由SolarReserve公司担任开发运营,2015年投运,能够满意7.5万个家庭的用电需求。

  该项意图投运证明塔式熔盐技能在100MW级大型电站上使用的可靠性,是熔盐型塔式光热发电技能开展中跨越性的一步。

  Noor系列太阳能光热发电站坐落摩洛哥南部地区,是摩洛哥首个大型商业化光热发电项目,光热发电总装机容量高达510MW。装机160MW的一期工程Noor1槽式电站已于2016年2月正式投运,而后续项目Noor2(200MW,槽式)和Noor3(150MW,塔式)电站正在建造中,全体投运后发生的电能将满意满意100万个摩洛哥家庭的用电需求。上述三个光热电站均配备了熔盐储热体系,其间Noor1项目储热时长为3小时,Noor2项目储热时长为7小时,Noor3项目储热时长为8小时,能够满意太阳落山之后的电力需求。

  现在,惯例可再生动力水电、光伏发电、风力发电等发电技能都存在季节性、间歇性、安稳性的问题。光热发电与储热体系或火力发电结合,可完结接连安稳发电,具有可调理性,易于并网,而且全生命周期内环境影响较小。光热无需无功补偿、电能质量高。故近十年来光热发电开展脚步敏捷,特别以太阳能资源丰厚的美国、西班牙两国,不管在技能上仍是商业化进程,都在全球位列前茅。可再生动力方针网络发布了全球可再生动力2014年现状陈述,对光热发电开展现状进行了研讨与剖析。陈述显现截止2013年末,全球光热发电完结已投产装机容量与2012年比较新增近90万千瓦,增幅达36%,光热发电已投产装机总容量超越340万千瓦。十年间光热发电的投产装机容量增加了近10倍。从2008年末到2013年末的5年间,全球光热发电装机容量年均增速保持在50%左右。

  光热发电方针首要包含上网电价、可再生动力配额制、净计量电价、财务税收支撑方针以及绿色电力价格等,其间上网电价与配额制使用最为遍及。上网电价机制(FIT),即政府强制要求电网企业在必定期限内依照必定电价收买电网掩盖范围内可再生动力发电量。上网电价方法一般包含固定电价和起浮电价。西班牙是榜首个选用FIT补助机制促进光热发电工业开展的国家。PPA即购电协议,该协议界说了电力公司(一般为公共事业单位)以何种价格和规矩收买可再生动力发电量。作为全球光热电站装机总容量第二的美国,大部分光热电站采纳与电网公司签定长时间购电协议(PPA)。美国建造最早规划最大的槽式光热电站SEGS电站便是与当地电网公司签定为期30年的长时间购电协议,上网电价13~14美分/千瓦时。而全球装机容量最大的电站——39.2万千瓦的美国Ivanpah光热电站与太平洋燃气和电力公司(PG&E)以及南加州爱迪生电力公司(SCE)签定了为期25年的PPA购电协议,1号12.6万千瓦电站和3号13.3万千瓦电站所发电能由PG&E收买,2号13.3万千瓦电站所发电能由SCE收买。

  2013年度光热发电满意全国电力总需求的1.8%。2014年前4个月,西班牙光热发电满意了该国1.6%的电力需求,5月份,西班牙光热发电更是满意了该国电力需求的3.7%。西班牙2013年光热发电新增装机35.0万千瓦,增速18%,至2013年末已投产总装机容量到达230万千瓦,高居全球榜首。西班牙更是投建全球首个完结接连24小时继续发电的Gemasolar光热电站,配备高达15小时储热体系。这是光伏发电无法比拟的。

  西班牙在光热发电方针方面首要经过FIT补助机制,首要分两种电价方法,可二选一:

  (1)固定电价:前25年内0.27欧元/千瓦时,25年后0.22欧元/千瓦时(皇家法案661/2007号)。

  (2)可调电价:一般电价+额定补助(最高不超越0.3673欧元/千瓦时,最低不低于0.2712欧元/千瓦时(皇家法案661/2007号)。

  (3)皇家法案661/2009号又对上述方针进行了修订,固定电价:前25年内0.28欧元/千瓦时,25年后0.23欧元/千瓦时;可调电价:一般电价+额定补助(最高不超越0.36欧元/千瓦时,最低不低于0.26欧元/千瓦时)。

  (4)2012年撤销对新建光热电站的电价补助,对原有电站的辅佐燃气发电部分也撤销了电价补助,一起要求征7%动力税。

  西班牙是榜首个选用FIT补助机制促进光热发电工业开展的国家,2002年规则的光热发电上网电价补助为0.12欧元/千瓦时,2007年其又将该额度上调至约0.27欧元/千瓦时。得益于该FIT补助方针的施行,光热发电项目开发在西班牙成为可显着盈余的可再生动力项目,电站的融资和布置得以快速完结,短期内西班牙光热发电装机容量取得跳跃式大起伏增加,总装机容量长时间占有全球榜首。可是近几年西班牙的开展已显着心有余而力缺少,一些早前宣告即将建造的光热电站被逼间断。这其间就包含了装机容量5万千瓦的Andasol4光热电站,Bogaris的两个5万千瓦电站,还有4个大约20万千瓦的光热电站项目。原因在于因FIT补助方针构成的国家财务付出危机,迫使西班牙政府2012年撤销了对新建光热电站的电价补助,对原有电站的辅佐燃气发电部分也撤销了电价补助,一起加征7%动力税。

  较高的固定FIT补助机制的缺点在于难以促进光热发电技能的长时间开展和本钱的继续跌落,由于假如现有技能水平现已能够保证项目显着收益率的状况下,开发商对推动技能革新就不活跃。所以西班牙FIT补助机制未能很好地引导工业向更低电价本钱的方向开展,2012年末西班牙政府迫于财务危机停止了FIT方针机制。最近西班牙政府宣告或将采纳新的补助机制,并将对此前FIT方针的施行进行追溯性代替,详细是设定光热发电项目回报率大约在7.4%,比政府原先提议的7.5%略低一些。但该方针没有终究确认。

  美国是最早建造太阳能热发电站的国家,早在20世纪80年代初,Luz公司就开发了槽式太阳能热发电体系的要害部件,并进行了测验。随后在1983年到1991年的8年间,Luz公司在美国加利福尼亚州Mojave沙漠相继建成了9座槽式太阳能热发电电站SEGSI~SEGSIX,总装机容量达35.38万千瓦,并入加州爱迪生电网运营至今,充沛证明了光热发电不管是商业化仍是技能上都是可行的。跟着全球装机容量最大的光热电站Ivanpah电站正式投运,到2014年3月底,美国已投产光热发电总装机容量到达143.5万千瓦,居全球第二。美国可再生动力咨询公司BernardChabot日前发布一份最新关于加州可再生动力的剖析陈述,陈述显现2014年5月份光热发电满意了加州电力需求的0.6%。

  美国在光热发电方针方面比较特别,不选用项目投标方法来开发光热电站项目,也不像西班牙那样有清晰的一致的上网电价鼓励方针,而是经过对光热电站的融资推广借款担保准则、联邦出资税收抵免(ITC)及可再生动力配额制方针。如美国联邦动力出资税收抵免方针对太阳能电站建造本钱给予最高30%的税收优惠,并使这一计划的有用期继续8年,到2016年年末到期。

  到现在为止,美国动力部的借款担保计划共支撑了5个光热发电项目,总计获支撑额度为58.35亿美元,总支撑装机容量达128.2万千瓦。Solana槽式电站与Ivanpah塔式电站就别离得到美国动力部14.46亿美元和16亿美元的借款担保。这些借款担保计划为后续大规划含义严重的光热发电项目建立成功的融资事例。借款担保计划既可下降出资危险,使项目得以完结,又可加速新式技能赶快进入商业化进程。可是想要得到借款担保支撑很难,只要少数具有严重含义的才干取得借款担保支撑。一起借款担保计划也存在无法追回债款的危险,2011年光伏立异企业Solyndra的破产导致美国动力部5亿多美元债款无法追回,然后导致可再生动力项意图借款担保支撑计划当年被逼间断。30%出资税收抵免的ITC方针也行将于2016年到期,这都将给如火如荼的的美国光热发电工业的开展带来不确认性要素。

  和国外比较,尽管缺少有用的鼓励方针,我国的光热发电商场没有发动、出资远景不甚明朗,可是在国家开展新式战略性工业的框架下,跟着可再生动力配额制的施行,几大发电集团及数个民营企业已开端布局,数个数十兆瓦级的商业化光热发电项目在西北、西南地区相继建立。现在国内已根本可出产太阳能热发电的首要配备,一些部件具有了商业化出产条件,太阳能热发电工业链开端构成。国家发改委、国家动力局和国家科技部继续重视和支撑太阳能热发电项目。2006年科技部公布施行的《国家中长时间科学和技能开展规划大纲(2006-2020)》、2007年国家开展与变革委员会公布的《可再生动力中长时间开展规划》和2011年国家动力局公布的《国家动力科技“十二五”规划》中均把太阳能热发电清晰列为要点和优先开展方向。可是国内光热发电的商业化进程还显得滞后。现在国内已建成投产的总装机量只要戋戋十几兆瓦,加上在建的也没有到达10万千瓦,远远没有到达《太阳能热发电“十二五”规划》要求的100万千瓦。究其原因,大致可归于:①电价方针迟迟未能出台,出资收益无保证,无法本质深化推动;②各大央企欲在光热发电商场迸发之前抢先圈占资源;③项目施行面对的技能等各方面的困难远远大于规划之初的想象,难以按预期推动。

  在光热发电方针方面,应认真反思美国、西班牙及印度等光热发电方针经验,西班牙FIT电价方针和美国的动力出资税收抵免、借款担保等方针应有用结合起来,一起防止印度那样设置过低的上限电价导致的无序竞赛,这样可更大程度上有利于促进开展光热发电工业。因而不要只挑选其间一种方法,FIT和借款担保都是推动光热发电开展的不错手法。借款担保能够很好地促进项现在期快速发动,FIT能够在投产后保证该项目收益率。可是FIT应该设置在合理的规范之上,需求考虑职业远期开展方针,契合商场预期并引导其向更好的方向开展。借款担保方针则需求慎重评价项意图危险性,防止相似美国动力部无法追回债款的危险。

  自从上世纪80年代全球榜首座光热电站美国SEGS电站投产开端,光热发电开展至今已有30多年,技能仍然有较大立异优化空间,LCOE(每度电本钱)也有大起伏的下降起伏。光热发电作为一种方针导向型工业,应根据我国实际状况,拟定开展光热发电本土化方针,对我国光热发电工业的长时间有序开展无疑具有决定性效果。

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  在集热技能上的开展现状进行了论述,指出了现在集热技能道路存在的首要问题,并由此对

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