一、光熱發電技術概述
光熱發電是一種太陽能聚光熱發電技術,依靠各種聚光鏡面將太陽的直接輻射(DNI)聚集,通過加熱導熱介質,再經過熱交換產生高溫蒸汽,推動汽輪機發電。前半部分屬于新能源開發利用,后半部分屬于傳統火電發電技術。
光熱發電系統利用聚光集熱、儲熱、換熱、熱力發電等四個系統將太陽能資源轉變為可靠、平穩的電力輸出,具有出力可調節,啟動時間短的優勢,可替代火電機組擔當基荷電源,形成規模后有利于增強系統調峰能力,有利于風電、光伏的消納,已經成為全球新能源開發中的新興力量。目前主流的幾種技術路線有塔式、槽式、菲涅爾式和蝶式等四種。目前全球范圍內已建成或在建的項目,以槽式為最多,塔式次之,菲涅爾式和蝶式較少。
槽式光熱發電即利用槽式拋物面反射鏡進行光熱發電。它是將眾多的槽型拋物面聚光集熱器,經過串并聯的排列,從而可以收集較高溫度的熱能,加熱工質產生蒸汽,驅動汽輪發電機組發電。
槽式光熱發電系統實景圖
塔式光熱發電也稱集中型光熱發電。它的形式是利用一定數量的反射鏡陣列,將太陽輻射反射到安置于塔頂端的太陽能接收器上,通過加熱工質而產生過熱蒸汽,驅動汽輪機發電機組發電,而將吸收的太陽能轉化為電能。
塔式熔鹽光熱發電系統原理圖
菲涅爾光熱發電是線性菲涅爾反射器系統,該系統由反射鏡。聚光器和跟蹤機構組成。把平坦的或略有彎曲的反射鏡安裝配置在跟蹤器上,在反射鏡上方的空間安裝吸熱管,反射鏡把陽光反射到吸熱管。有時在聚光器的頂部加裝小型拋物面反射鏡,以加強陽光的聚焦。
線性菲涅爾式太陽能聚光集熱器實景圖
碟式光熱發電系統主要由蝶式聚光鏡、接收器、斯特林發動機、發電機組成。整個發電系統安裝在一個雙軸跟蹤支撐機構上,實現定日跟蹤,連續發電,發電效率高達30%,在相同的運行溫度下,發電效率明顯高于槽式和塔式,是所有光熱發電系統中效率最高的。蝶式光熱發電系統可單獨存在,也可多臺組成蝶式光熱發電場。由于碟式光熱發電系統單機容量較小且沒有熱能儲存裝置,目前不適合建設大型光熱電站。
二、國內光熱發電產業現狀
。ㄒ唬┕鉄岚l電產業規劃情況
近年來,隨著中國光熱發電行業的不斷發展,整體產業鏈已初步形成,逐步具備產業化發展條件,國家對于光熱發電行業也日益重視。2016年國家能源局發布的《電力發展“十三五”規劃》明確指出到2020年中國光熱發電總裝機規模要達到500萬千瓦。同年9月4日國家能源局發布了《國家能源局關于建設光熱發電示范項目的通知》,共20個項目入選中國首批光熱發電示范項目名單,總裝機約135萬千瓦,正式拉開了中國首批光熱示范項目的建設大幕。
根據國家能源局《關于太陽能熱發電標桿上網電價政策的通知》,核定太陽能熱發電標桿上網電價為1.15元/kWh(含稅),同時通知鼓勵地方政府相關部門對太陽能熱發電企業采取稅費減免、財政補貼、綠色信貸、土地優惠等措施。
受行業良好發展形勢和支持政策明確的帶動,截止目前,青海省、甘肅省、河北省、內蒙古自治區和新疆自治區等相關省份和地區所規劃的光熱發電裝機容量到2020年合計為9.6GW,到2030年合計為67.6GW。
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根據《國家能源局關于建設光熱發電示范項目的通知》,共20個項目入選首批光熱發電示范項目名單,總裝機約135萬千瓦,包括9個塔式電站,7個槽式電站和4個菲涅爾電站,其中:青海省4個、甘肅省9個、河北省4個、內蒙古2個、新疆1個。截止目前,有浙江中控、中廣核和首航節能3個項目已全面開工建設,有6個項目取得了明顯的階段性成果,進入了開工準備階段。另外11個項目均已完成備案,正在開展招標準備和相關手續辦理等工作。
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目前,國內具備光熱產業開發的主要有青海、內蒙、甘肅、新疆等省區。青海省德令哈市,甘肅省酒泉地區的玉門、敦煌開展相關工作較早,已有光熱可研示范項目建成并網發電。
經了解,青海省海西州非常重視德令哈市的光熱項目開發,由分管州長主抓此項工作,專門成立了光熱產業招商領導小組,多次赴國內光熱項目技術企業及開發企業對接洽談光熱開發事宜,并通過連續兩年召開“中國·德令哈光熱大會”提升區域開發光熱的影響力,準備打造世界光熱之都。甘肅省也非常重視光熱產業發展,已在敦煌舉辦了兩屆中國太陽能熱發電大會,內蒙古呼和浩特市舉辦了一屆中國太陽能熱發電大會。
新疆光熱發電產業發展無論資源還是電網送出,較其他省區更具有優勢,但僅落地一個示范項目(中電哈密太陽能發電有限公司伊吾塔式熔鹽5萬千瓦光熱發電項目),總體份額明顯與優越的開發建設條件不匹配。
三、哈密發展光熱發電產業的必要性
哈密市光資源豐富,太陽能法向輻射平均為2000kWh/m2,高于其它省區,屬光熱資源豐富區域,具備大規模開發的條件。發展光熱產業對推進哈密能源產業發展,帶動經濟社會發展具有重要意義。
一是建設國家級新型綜合能源基地的需要。哈密市作為國家、自治區確定的以億噸級煤炭基地、千萬千瓦級煤電基地、千萬千瓦級風電基地和百萬千瓦級光伏基地為主導的國家級綜合能源基地,能源產業已初具規模。但總體來看,“十三五”能源產業發展面臨項目少、增長乏力,缺少大型能源項目的支撐,能源創新等問題,急需新的能源產業來引領、豐富、創新綜合能源基地的建設。
二是發展光熱發電產業符合國家產業政策和國家在新疆能源發展的部署。光熱發電產業是國家支持鼓勵的新型新能源產業,“十三五”規劃發展500萬千瓦。按照國際能源署預測,中國光熱發電市場到2030年將達到2900萬千瓦裝機,發展潛力巨大。此外,國家發改委向國務院上報的《關于解決新疆地區棄風棄光問題的報告》中明確提出,在“十三五”期間新疆新建太陽能熱發電電站100萬千瓦。哈密市是新疆光熱資源最好的地區,光熱規劃、前期工作也走在自治區前列,發展光熱產業勢在必行。
三是帶動市域固定資產投資和裝備制造業發展的現實需要。光熱發電產業作為新興新能源產業,具有投資大,無污染、發電穩定適宜調峰等優勢,每千瓦單位投資3萬元,100萬千瓦投資300億元。同時,光熱發電項目70%左右的設備可以在當地組裝生產,可以帶動形成新的裝備制造業。
四是作為新能源調峰電源有利于推動“疆電外送”第三通道和解決區域棄風、棄光問題。光熱發電可替代火電機組擔當基荷電源,形成規模后有利于增強系統調峰能力,有利于風電、光伏發電的消納。打造以光熱發電為主要調峰電源的可再生能源通道為有效化解區域內裝機規模龐大、通道送出能力有限、區域內電力消納能力不足等諸多制約能源發展的瓶頸,切實解決哈密嚴峻的棄風、棄光問題。特別是當前推進以煤電為主的“疆電外送”第三通道嚴重受阻的情況下,發展光熱產業尤為迫切。
四、哈密市發展光熱發電產業進展情況
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為推進太陽能光熱發電產業發展,按照市委、市政府安排部署,市發改委于今年3月委托西北電力設計院編制完成了《哈密市中長期太陽能熱發電產業發展規劃(2016—2030年)》,并于2017年5月3日至5日由電力規劃設計總院對規劃進行了審查,并出具審查意見。審查意見認為,哈密市光熱資源開發建設太陽能熱發電項目綜合條件非常優越,是自治區確定的“十三五”太陽能熱發電重點建設區域,太陽能熱發電產業發展潛力巨大,發展前景廣闊,結合“疆電外送”第三通道,統籌考慮光熱作為基荷電源,調峰電源的優勢,哈密市具備建設大型千萬千瓦級太陽能熱發電外送基地的條件。據此,哈密市“十三五”期間規劃光熱發電裝機150萬千瓦,“十五五”末規劃裝機達到2000萬千瓦。
(二)哈密市光熱發電項目建設情況
中電工程哈密熔鹽塔式5萬千瓦光熱發電項目是新疆首個國家第一批太陽能熱發電示范項目,由中電工程投資有限公司投資,該項目總投資約15億元,年發電量約1.9億千瓦時。目前,項目已完成EPC總承包招標、鏡場及施工單位招標工作,廠前區已開工建設,里程碑節點主廠房第一罐混凝土計劃于10月19日澆筑,2019年4月并網發電。該項目的全面開工建設對我市第二批國家光熱示范項目的申報將起到積極的引領、示范作用。
。ㄈ┕苁泄鉄岚l電申請第二批光熱示范項目前期推進情況
為加快千萬千瓦級光熱發電基地建設,市發改委全力推進項目前期工作,目前已建成五個測光站,為全面推進項目前期打下了堅實的基礎。經過半年多的努力,截止目前已有29家企業在哈密申報太陽能熱發電項目,申報裝機規模275萬千瓦(其中塔式140萬千瓦、槽式35萬千瓦、線菲10萬千瓦),其中13家企業已在哈密注冊本地化公司(注冊資本金5000萬以上),6家已簽訂可研編制合同。
五、下一步工作計劃及建議
根據周邊省、市光熱產業發展競爭態勢,結合哈密實際,近期重點做好以下幾個方面的工作。
(一)研究制定并盡快出臺光熱示范項目專項優惠政策。為進一步推動哈密市光熱發電產業發展,鼓勵和支持光熱發電項目落地,不斷充實完善哈密市綜合能源基地建設,有效拉動固定資產投資,根據《國家發展改革委關于太陽能熱發電標桿上網電價政策的通知》(發改價格〔2016〕1881號)及國家能源局綜合司《關于減輕可再生能源領域涉企稅費負擔的通知》(2017年8月31日)精神,充分借鑒青海、甘肅、內蒙等地出臺的光熱優惠政策,市發改委擬定了光熱示范項目優惠政策及起草說明,目前正在征求縣區人民政府,市國土局、國稅局、地稅局、水利局、畜牧局等部門意見,計劃近期報送市委、市政府研究。
(二)積極組織企業申請開展光熱項目前期工作。由市發改委牽頭,協調各縣(區)、市直相關部門積極與企業對接,簡化工作流程,提高工作效率,為光熱發電企業提供“一站式辦公服務”,實行相關職能部門聯合辦公、集中審批、分頭辦結的做法,減少審批環節、加快審批速度。
(三)積極謀求吸引光熱配套產業落戶哈密。光熱發電項目70%左右的設備可以在當地組裝生產,可以帶動形成新的裝備制造業。光熱發電所需的核心部件主要有定日鏡、吸熱管、聚光器、熔鹽泵等。光熱發電產業對熔鹽作傳熱和儲熱介質的依賴正在越來越強,而熔鹽的主要原料為硝酸鉀、硝酸鈉、亞硝酸鈉等。我市鈉硝石、白云石、石英石等資源豐富,可為光熱發電產業提供熔鹽、定日鏡、玻璃等生產原料,目前已規劃建設5萬噸/年硝酸鈉項目,建成500萬重箱浮法玻璃生產線,正在建設60萬噸/年工業硅項目。為進一步打造光熱全生產鏈,吸引光熱系統集成、支架、集熱等裝備制造業落戶哈密,市發改委專門編制了《太陽能熱發電站全產業鏈招商引資報告》,以便于光熱產業招商。
綜上所述,加快組織開展光熱發電項目前期工作不僅符合國家產業政策,也符合國家發改委、能源局關于對新疆光熱產業發展的安排,也是哈密市新型綜合能源基地建設的重要組成部分,同時也是解決棄風、棄光問題,調整能源產業結構的重要舉措,對哈密市下一步能源產業發展,帶動完善區域裝備制造業發展,都具有重要意義,建議:
一是將光熱產業發展做為哈密“十三五”乃至“十四五”。能源產業發展的重點產業來抓,統籌研究光熱產業發展布局推進工作。
二是成立哈密市光熱產業發展領導小組,專門負責項目手續辦理、招商引資、引進研發機構等工作,全力推進哈密光熱產業發展。