截至 2021 年底,我国光伏累计装机容量 3.06亿千瓦,而光热累计装机容量为 589 兆瓦,光伏装机容量远大于光热。两者差距悬殊主要系目前光伏发电成本远低于光热发电,无论是从占地面积还是光电效率,光热发电都没有太大优势,难以在市场化条件下实现大规模独立发展
风力发电、光伏发电等新能源发电虽较传统化石燃料发电在资源丰富程度、环保性、地域性等方面具有显著优势,
但在实际应用中,依然面临挑战:
光伏发电功率受阳光强度、角度影响,随机性强;
风力发电则受风速影响,同时,风力发电具有逆调峰特性,即风力发电功率大的时刻为用电负荷低的时段。
新能源发电的季节性、间歇性、波动性等特征成为抑制其被高效使用的主要因素。
国内唯一光热发电全产业链布局公司,光储序幕徐徐拉开
公司在光热储能领域布局:
公司具备了从光热发电设计、材料研制、设备制造供应、光热电站总包再到电站维护全产业链的技术储备和运营积累。在天津、甘肃、敦煌和玉门建设了槽式及塔式反射镜生产线,背板冲压生产线、定日镜组装及光学面形检测线,光伏跟踪支架生产线等规模庞大的产业集群。
同时充分发挥企业研发优势,建设配备有风洞实验室、光学实验室、太阳模拟实验室、环境模拟实验室、熔岩系统实验室、风沙模拟实验室、冰雹模拟实验室、紫外线模拟实验室等研发平台和检测装备,可为每个项目可行性研究提供有力支撑。
光热储能原理:
熔岩光热发电技术,是通过大量高精度的智能定日镜,以自动聚焦的方式,将太阳的直射辐射光反射聚集到吸热塔顶端的吸热器上,并把吸热器内流动的低温溶液控制加热到565 度,在需要发电时利用高温溶液与水进行热交换,产生高温高压的热气,推动汽轮机电,而做功后的熔岩则冷却到290 度,再次流回到塔上的吸热器进行重新加热,此过程不断循环,高温高压的蒸汽对汽轮机做功后,凝结成水返回储水罐,重复利用。
液态熔岩不但能收集能量,还可以储存大量能量。大规模的熔岩储热系统受天气影响较小,在太阳落山后依然可以像火电机组一样稳定发电,实现24 小时无间断发电。当电网不能完全消纳风电或者光伏发电等能源时,这些过剩的能源可以通过电加热器加热熔岩将能量储存起来,形成光热储能加多能互补的能源模式,可以根据多种清洁能源的处理性,结合电力负荷需求,调整发电机组的运行时段和处理水平,显著降低弃电率,平滑功率输出,提升电力品质。
随着双碳政策目标的提出,以及《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知等》 政策进一步出台,尤其是甘肃、青海等地光热+光伏+风电相互调节的新能源项目招标开建, 未来新增能源中新能源的占比将越来越高。光热发电(新能源)、火电灵活性改造、清洁供暖 等业务均由国家层面下达了具体的任务指标,支持力度空前,迎来了难得的发展契 机。
公司在未来继续推进主营业务太阳能光热发电的推广,加大研发投入,继续研发储热储能,完善利用储热能实现电站调峰功能。开拓新能源制氢、储氢业务,继续深化公司内部变 革,优化公司组织结构,强化公司治理,固化经营模式,深化公司奋斗文化,吸引更多优秀 的技术和管理人才加盟。
按照聚能方式及其结构进行分类,光热发电可分为塔式、槽式、碟式、菲涅尔式四类技术。
1)塔式发电:塔式发电利用大规模自动跟踪太阳的定日镜场阵列,将太阳热辐射能精准反射到置于高塔顶部的集热器,投射到集热器的阳光被吸收转变成热能并加热中间介质。在各种形式的光热发电技术中,塔式熔盐储能光热发电因其较高的系统效率,成为目前我国最主流的光热发电技术路线,其缺点主要是造价昂贵,随着未来的技术发展有较大的下降空间。
2)槽式发电:槽式发电利用大面积槽式抛面镜反射太阳热辐射能,连续加热位于焦线位置集热器内介质,将热能转化为电能。全球首座槽式太阳能热发电商业电站 SEGSI 于1984 年投运,于 2015 年底正式退役,作为全球光热电站的首次尝试,虽然当时的技术并不成熟,但仍然平稳运行 30 年,这也从侧面印证了光热电站具有较长的生命周期,意味着光热电站带来的全寿命周期售电收益有更大的想象空间。
3)碟式发电(又称盘式电站):由许多抛物面反射镜组构成集热系统,接收器位于抛物面焦点上,收集太阳辐射能量,将接收器内的传热介质加热到 750℃左右,驱动斯特林发动机进行发电。蝶式光热电站单个规模较小,通常用于空间太阳能电站。