发布于：2022-12-13 10:54:13
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知识点：太阳能光热发电
太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。光热发电是太阳能利用中的重要项目之一，是新能源利用的一个重要方向。
采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。太阳能光热发电只要将太阳能聚集起来，加热工质，驱动汽轮发电机即能发电。
从太阳资源的利用方式上来说，本质上，地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料如煤、石油、天然气等，从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以太阳能的利用范围非常大。而对太阳辐射能的即时利用是当前技术研究的重点，是作为一种能取代常规能源的新能源。太阳能利用经过长久的发展，特别是1973年第一次石油危机以来，人们意识到不可再生能源的有限性，对新能源的研究投入大大增加，太阳能作为永久的、清洁的能源具有光明的前景，得到了很大的发展。
光热发电对于弥补太阳能发电的间歇性有着非常重要的意义。光热发电能够承担“基荷电源+调节电源+同步电源”多重角色。
在储能方式上，光热发电由于自带储能而具备调峰的功能。通过调峰运行，光热发电可增强电力系统消纳可再生能源电力的能力，减少弃风、弃光造成的电力损失。
光热发电可以与光伏发电、风力发电起到较好的协同、混合互补发电作用，保障电力的稳定输出，提高电力系统中的可再生能源占比。
按太阳能采集方式划分，太阳能热发电站主要有塔式、槽式、蝶式和菲涅尔式四类。在全球主要国家和地区已建成的光热发电系统中，槽式占比最高，槽式/塔式/菲涅尔式的占比分别为76%/20%/4%。在我国已建成的光热发电系统中，塔式占比最高，塔式/槽式/菲涅尔式的占比分别为60%/28%/12%。
具体来对比塔式和槽式，槽式技术较为成熟，在国际上已经有丰富的应用经验，但系统效率低于塔式，并且成本下降空间有限。塔式技术效率高，虽然目前塔式电站的投入成本较为高昂，但随着未来技术发展有望下降，未来具有较好的发展前景。
1、光热利用。它是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。
2、太阳能发电。未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式主要有两种：
①光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。
②光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。
3、光化利用。这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。
4、光生物利用。通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物如薪炭林、油料作物和巨型海藻。
光热发电也称聚光型太阳能热发电，是利用大量反射镜以聚焦的方式将太阳光聚集起来，加热工质，先将太阳能转化为热能，并将热能储存起来，在需要发电时，再利用高温工质产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。
光热发电的路径为光能→热能→机械能→电能，光热的主要优点在于其自带储能，缺点主要是成本高。
光伏发电是利用光伏电池板将光能直接转变为电能的发电方式，路径为光能→电能。
在应用方式上，目前光伏发电多应用于分布式发电，而光热发电多用于集中式发电。
从产业链角度来看，包括前期准备、基础材料、光热装备制造、电站EPC、电站运营与电力输配六大环节。
作为一个处于发展初期的新兴产业，光热发电产业链的核心环节在于装备制造和电站EPC。
全球光热资源丰富。全球光热发电市场主要分布在南欧、北非、中东、南非、南亚、中国、澳洲、北美与南美。截止2014年4月底，全球已投入运行的光热电站约4000MW,其中约93%集中于西班牙与美国；在建约1600MW，主要分布在美国、西班牙、印度、南非、伊朗、摩洛哥、澳大利亚、中国等国家。IEA预测到2060年光热直接发电及采用光热化工合成燃料发电共占全球电力结构约30%。
1950年，原苏联设计了世界上第一座太阳能塔式电站，建造了一个小型试验装置。70年代，太阳电池价格昂贵，效率较低，相对而言，太阳热发电与光伏发电相比，效率较高，技术比较成熟，因此当时许多工业发达国家都将太阳热发电作为重点，投资兴建了一批试验性太阳能热发电站。据不完全统计，从1981～1991年，全世界建造的太阳能热发电站（500kw以上）约有20余座，发电功率最大达80MW。
光热发电经过了上世纪70年代的研发兴起，80年代的第一批建站建立之后，长期处于停滞阶段。直到2007年，市场开始逐渐复苏。2010~2013年，全球光热发电的装机量快速增长。2009年底全球装机量仅为700MW，2013年底全球总的并网光热发电的装机容量达3320MW。2014年，新增装机92.5万千瓦，累计装机规模435万千瓦。
欧洲光热发电Desertec计划规模宏大。2009年10月，德国主要的大企业宣布成立联合企业，投资4000亿欧元在非洲北部建立太阳能发电站，该项目被命名为Desertec，即沙漠技术。它的目标就是利用撒哈拉沙漠架设9000平方公里的太阳能电板，来满足全世界的电力要求。根据该计划，这项工程到2050年的时候，所产生的电能产量顶峰值将达到100GW，相当于100座火力发电厂的发电量，届时将满足欧洲地区15%的用电需求。尤其是欧洲近期面临能源危机，将是重要发展机遇。2013年，中国国家电网宣布加入这一计划，推进全球配置可再生能源。
2022年3月22日，国家发展改革委、国家能源局联合印发《“十四五”现代能源体系规划》，阐明了我国能源发展方针、主要目标和任务举措，是“十四五”时期加快构建现代能源体系、推动能源高质量发展的总体蓝图和行动纲领。
规划表明，“十四五”将推动光热发电与风电光伏融合发展、联合运行，因地制宜发展储热型太阳能热发电。
随着风光发电规模快速增长，储能的重要性日益提升，光热发电凭借其自带储能的优势迎来新一波发展热潮，将在有效解决新能源发电波动性问题上扮演重要的角色。
当前我国正加速构建“以新能源为主体的新型电力系统”。“风光热储”、“光热储能+”等一体化项目成为未来重要的发展趋势。
中国光热发电总体进展较慢，地方政府在风电、光伏之后，也开始瞄准光热发电，希望占得先机。太阳能资源丰富的西部地区，已经开始在核准项目上提速，2012年国内核准的光热电站818兆瓦，到2014年已经达到1448兆瓦。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。
按照IEA预测，中国光热发电市场到2030年将达到29GW装机，到2040年翻至88GW装机，到2050年将达到118GW装机，成为全球继美国、中东、印度、非洲之后的第四大市场，光热发电庞大市场刚刚拉开帷幕。
目前，由于国内光热产业还处于示范阶段，光热发电站装机规模较小，尚未形成规模化，造成成本较高。虽然中国光热发电产业链条完整，相较其它可再生能源，我国光热发电行业起步晚、项目经验不足，光热发电项目的规划与建设并未完全放开。
从初始投资成本看，光热发电站的单位千瓦投资成本在2.5万-3.5万元，是传统煤电站的3-4倍、陆上风电的3-4倍、光伏电站的4-5倍，关键的太阳岛和储热岛固定投资分别占50%-60%、15%-20%，并且储热时间越长，投资成本越高。从度电成本看，据业内估算，塔式光热电站的度电成本在1元/千瓦时左右，相当于煤电的3-4倍、陆上风电的2.3倍、光伏发电的1.4-2倍。
降本提效是光热发电的必经之路：根据塔式太阳能光热发电站成本构成，影响成本电价的三个主要动因：产能规模化效应，运营维护成本和技术工艺进步及管理优化。预计在未来，光热发电站成本电价可与燃煤火电站的电价相当，具有广阔的应用前景和成长空间。
光热发电属于资本、技术密集性产业，行业门槛高，国企及几大电力集团因资金实力雄厚，且拥有火电站建设的成熟经验，将会作为主要推动者和主导者进行光热电站投资。
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