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2023年8月
目錄一、光熱發電是未來太陽能利用的主要發展方向 4
1、全球太陽能資源豐富，是目前能源總需求的2850倍 4
2、光熱發電在轉換效率和儲能方面優於光伏發電 4
3、光熱發電工作原理 5
二、塔式和槽式光熱技術應用前景廣闊 7
1、光熱技術分為：槽式、塔式、碟式和菲涅爾式 7
（1）槽式：技術成熟、商業化程度高 8
（2）塔式：發電效率高、成本下降空間大 9
（3）碟式：造價高、適用於分布式電站 10
（4）菲涅爾式：成本低、發電效率低 11
（5）塔式、槽式光熱技術最具商業化潛質 11
三、全球：歐美國家積極推動光熱發電專案 13
1、全球光熱裝機量過去5年cagr達到47% 13
2、國際能源署預計2023年全球光熱裝機量將達到11gw 15
3、美國：能源部支援光熱發電行業，2013-14年裝機量增速均超過80% 15
4、西班牙：電價補貼刺激光熱發電量過去5年cagr高達107% 18
5、歐洲：desertec光熱計畫建立環地中海能源網際網路 20
四、我國光熱發展條件已經成熟，只待政策細則落地 21
1、我國潛在光熱可裝機容量達到16,000gw 21
2、光熱發電成本下降、產業鏈上下游全覆蓋 22
2、光熱規劃政策不斷加碼，具體實施細則指日可待 22
3、光熱「十三五」市場規模有望達到4,500億元 22
五、重點企業簡況 23
1、首航節能：光熱epc龍頭，業績高增長 23
2、中海陽：光伏epc龍頭之一，布局光熱槽式鏡場 23
一、光熱發電是未來太陽能利用的主要發展方向
1、全球太陽能資源豐富，是目前能源總需求的2850倍
太陽能總量豐富，但開發應用仍相對較少。根據德國聯邦**全球環境變化諮詢委員會**，地球上的可再生能源的總儲量是目前全球能源總需求的3078倍，其中太陽能總量最大，是目前全球能源總需求的2850倍，而現階段開發應用最廣的清潔能源水能的總量僅為總需求的1倍，全球對太陽能的利用還遠遠不及總量較小的風能和水能，未來太陽能的開發應用還有很廣闊的發展空間。
2、光熱發電在轉換效率和儲能方面優於光伏發電
光熱發電優於光伏發電，未來發展空間較大。
太陽能利用方面目前全球應用最廣泛的是光伏發電技術，2023年底全球光伏累計裝機量已達189gw，而光熱僅為45gw。然而與光伏相比，光熱發電在很多方面具有明顯的優勢和發展潛力。首先，光熱發電可以通過介質如熔鹽進行熱儲能，延長發電時間，達到電站調峰的目的；其次，就太陽能轉換效率來看，光熱發電有著明顯的優勢，發電效率最高可達35%，而光伏發電效率一般在15%左右；此外，光熱發電技術還處於起步階段，未來尤其塔式電站成本下降空間大，而光伏發電的成本下降空間已經很小。
3、光熱發電工作原理
光熱發電利用太陽能轉化成熱能，產生高壓蒸汽驅動汽輪機發電。
光熱發電系統的發電原理與火電系統基本相同，都是通過產生高溫高壓的蒸汽驅動汽輪機運動，從而帶動發電機發電。光熱發電和火力發電的不同點在於熱量的**，火電主要以煤炭、石油和天然氣等化石燃料作為熱量**，加熱水產生蒸汽；而光熱發電則以太陽光作為熱量**，通過聚光集熱將某種傳熱工質加熱到高溫，再經過熱量轉換裝置產生高壓蒸汽驅動汽輪機運作。
儲能系統實現電站調峰。光熱電站的乙個優勢就是可以通過儲能系統將白天產生的多餘熱量儲存起來，等到夜間或用電高峰期轉換成電能**，目前光熱電站儲能使用較多的是導熱油、熔融鹽，通過加熱儲熱介質儲存熱量，需要的時候再利用儲熱介質釋放熱量，通過熱量轉換裝置產生高溫高壓蒸汽，驅動汽輪機發電，這樣通過儲能系統光熱電站可以實現光伏和風電難以完成的電站調峰。
西班牙andasol槽式光熱電站例項。圖1是cobra和solar millennium共同開發的西班牙andasol槽式光熱電站的示意圖，電站主要包括5大部分：①是電站的太陽能採集場，包括拋物面反射鏡、集熱器和支架等，②是儲能裝置，包括熔融鹽和儲熱系統，③是熱量轉換裝置，通過傳熱工質加熱水產生高溫高壓蒸汽，④是發電裝置，包括汽輪機和發電機，⑤是冷凝器，冷卻水蒸氣。
日間光熱發電+儲能。日間太陽光照充足，電站通過太陽能集熱裝置收集熱量。1）發電部分：
一部分傳熱工質進入熱量轉化裝置，產生高溫高壓水蒸氣，水蒸氣推動汽輪機運作，帶動發電機發電，水蒸氣經過汽輪機後壓力和溫度降低，再冷凝器冷凝成液體後由水幫浦抽回熱交換器，開始新的迴圈。2）儲能部分：多餘部分的熱量進入儲能系統，通過傳熱工質加熱熔融鹽等儲熱介質並儲存在合適的裝置中。
夜間利用儲能系統發電。夜間需要用電的時候將高溫的熔融鹽抽出加熱傳熱工質，再通過傳熱工質加熱水產生蒸汽，驅動汽輪機發電，水蒸氣經過冷凝成水後再抽回到熱交換器，形成乙個迴圈，這樣即使夜間沒有陽光照射的時候電站依然能夠正常運作供電。
二、塔式和槽式光熱技術應用前景廣闊
1、光熱技術分為：槽式、塔式、碟式和菲涅爾式
目前行業主流的光熱發電技術可以按聚光型別和接收器型別分為四類：槽式、塔式、碟式和菲涅爾式。聚光型別主要有兩種，線性聚光和點性聚光：
線性聚光：聚光器沿單軸跟蹤陽光，通過鏡面將陽光反射聚焦**性接收器上，這種方式簡化了對太陽光的跟蹤。
點性聚光：聚光器沿雙軸跟蹤陽光，通過鏡面將陽光反射聚焦在單點接收器上，這種方式下產生的溫度較高。
日光接收器主要型別也有兩種，固定式接收器和移動式接收器： 固定式接收器：固定式接收器與發電廠的聚光裝置分開，不與聚光裝置共同移動，固定式接收器便於將收集的熱量傳輸至發電機組。
移動式接收器：移動式接收器可以與聚光裝置共同移動，所以無論是線性聚光還是點性聚光，移動式接收器都能收集更多陽光。
（1）槽式：技術成熟、商業化程度高
槽式光熱電站技術成熟。槽式光熱電站是利用拋物面反射鏡將太陽光聚集到集熱器加熱傳熱工質，多個槽型拋物面反射鏡可以通過串並聯組合聚集在一起，將陽光聚焦到中心焦點線上，加熱位於焦點線位置的集熱管，集熱管中的傳熱工質迴圈流動吸收熱量並加熱熱量轉換器中的水，產生高溫高壓蒸汽，驅動汽輪機發電。槽式光熱電站結構較簡單，目前技術比較成熟，其核心部件為拋物面反射鏡和真空集熱管。
槽式光熱電站裝置和系統成本佔比60%以上。根據西班牙andasol 1槽式光熱電站的建造成本拆分，光熱電站建設的主要成本在於裝置和發電、儲熱系統的支出，其中裝置支出佔比達到39%，主要為反光鏡、集熱器、傳熱系統和鋼材支架；發電系統成本佔比14%，包括發電機、電廠輔助設施和電網接入設施；儲熱系統成本佔比11%，主要在於熔融鹽和儲熱罐成本較高。此外，勞動力支出佔比17%，epc和融資成本分別佔比約8%和6%。
（2）塔式：發電效率高、成本下降空間大
塔式光熱電站發電效率高。塔式光熱電站利用大量帶有雙軸太陽追蹤系統的平面鏡（定日鏡）跟蹤太陽光，將陽關反射集中至**集熱塔，聚光倍數可以達到數百倍至上千倍。塔式光熱電站可用氣體、水作為傳熱工質，驅動汽輪機發電，此外也可以使用熔融鹽作為傳熱工質，儲能能力和發電效率更佳，但需要增加熱交換器產生高壓蒸汽驅動汽輪機發電。
塔式光熱電站優勢在於發電效率較高，因為塔式電站通過集中聚光工作溫度較高，可以達到800~1000℃，因此年度發電效率可以達到20%左右。
目前世界上規模最大的光熱電站就是美國的ivanpah塔式光熱電站，**機量392mw，由三座裝機分別為133mw、133mw和126mw的塔式電站組成，由brightsource、google和nrg共同開發，總投資22億美元，電站已於2023年2月並網投運，佔美國運營光熱電站**機量的22%。
（3）碟式：造價高、適用於分布式電站
碟式光熱電站熱電轉換效率最高，建造靈活適用於分布式專案。碟式光熱發電系統包括聚光碟、接收器和斯特林發電機組，通過拋物面反射鏡將太陽光反射聚焦到腔式接收器上，產生高溫空氣再通過熱交換器產生蒸汽驅動發電機。碟式發電機集熱系統和發電系統組成乙個獨立的小型發電單元，無需分別建造太陽光採集場和發電系統，電站的系統整合也相對簡單，因此比較適合分布式電站專案的建造需求。
同時碟式發電技術的熱轉化效率最高，可以達到30%以上。
碟式光熱電站由於其初始建造成本較高，因此在全球應用也較少，目前全球在運營的碟式光熱電站僅2mw左右，我國目前在青海和甘肅有兩個規劃建設中的碟式光熱電站，均為50mw，分別由華電和東方巨集海新能源開發建造。
（4）菲涅爾式：成本低、發電效率低
菲涅爾式光熱電站建造成本較低。菲涅爾式光熱系統採用多個貼近地面的平面鏡來聚焦，通過調整平面鏡的角度先將太陽光反射到上方的二次聚光器上，再由二次聚光器將太陽光聚焦到光熱吸收管上，加熱管中的水產生高溫水蒸氣驅動汽輪機發電。菲涅爾式光熱系統聚焦精度較差，聚光倍數僅有數十倍，因此這種系統的發電效率一般較低，但由於結構簡單，其使用的平面鏡製造成本也低於拋物線鏡面，所以建設和維護成本也相對較低。
菲涅爾式光熱技術在全球應用也較少，目前全球建成的菲涅爾式電站僅162mw，最大的電站是位於印度的reliance areva一期專案，一期裝機量達125mw，專案總規劃250mw，為目前亞洲最大的光熱電站專案，我國現在規劃建設中的菲涅爾式光熱電站合計裝機量225mw。
（5）塔式、槽式光熱技術最具商業化潛質
槽式、塔式光熱技術商業化潛力最大。目前四種光熱發電模式中，技術最成熟的是槽式發電，其商業化程度也是最高的，目前全球裝機量最大的就是槽式光熱電站，但是缺點在於這種技術下管道系統較為複雜，傳輸過程中熱量損失大；塔式技術由於不需要大量管道，成本降低的空間很大，且其工作溫度高，發電效率大於槽式技術，而且近幾年技術上也逐漸成熟，但缺點是需要對每一塊定日鏡單獨控制，控制成本高；碟式技術最大的優點在於光熱發電效率最高，可達到30%以上，同時每個單元獨立發電，適用於分布式專案，但缺點在於無法儲能且斯特林機造價高；菲涅爾技術由於採用近地的平面鏡，建造成本較低，但其工作溫度低，導致發電效率不及其他三種技術。
全球建成電站中槽式佔比最大，但塔式電站增長迅速。槽式電站由於其技術的成熟，目前在全球應用最為廣泛，據protermo統計，全球建成槽式光熱電站裝機量約為3,897mw，占光熱電站**機量的約86%；其次為塔式光熱電站，全球佔比10%左右，目前規模最大的光熱電站就是位於美國的ivanpah塔式電站，專案裝機量392mw；菲涅爾式和碟式電站佔比很小，分別為4%和003%。但是隨著塔式電站技術的逐步成熟，及其低建造成本的潛力優勢，越來越多的新增光熱電站開始採用塔式技術，我國規劃建設中的光熱電站中，塔式技術電站佔比已經達到約38%。
2023年光熱發電行業分析報告
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2013年4月 目錄一 太陽能光熱發電 清潔環保，潛力巨大 31 太陽能光熱發電簡介 3 2 槽式光熱發電技術 4 3 塔式光熱發電技術 5 4 碟式光熱發電技術 5 5 菲涅爾式發電技術 6 6 煙囪式 太陽能熱氣流 光熱發電技術 7二 國外光熱發電現狀 7 1 中東 北非及歐洲地區 8 2 澳洲...