项目报告_碟式斯特林太阳能_华电电科院

碟式斯特林太阳能发电系统的研发与应用一、项目立项的背景和意义1、该项目的世界背景1.1产业发展情况碟式斯特林太阳能发电系统属于太阳能光热发电的一种实现形式，也有着较长的产业历史。1982年，世界上最早的太阳能光热发电站SolarOne出现在美国加州，但运行后人们认为电站集成技术方面存在阻碍，投资巨大而且降低造价十分困难，所以各国在光热发电领域有较长时间的停顿。之后美国和以色列联合组成路兹公司从1985年至1991年在美国加州沙漠建成9座槽式太阳能热电站SEGSI-IX，从最初的30MW装机容量发展到9号的80MW，并成功进入了商品化运行阶段。从此，世界各国相继建立起不同形式的示范工程，促进太阳能光热发电技术的发展，并将太阳能热发电作为未来替代能源的关键候选之一。表1世界早期光热电站资料项目名称地点建成时间容量（MW）SolarOne美国California198210Themis法国Targasonne19822.5CESA-1西班牙Almeria19831MSEE美国Albuquerque19840.75SEGS-1美国California198414Vanguard1美国19840.025MDA美国19840.025C3C-5俄罗斯Crimea19855如今，太阳能光热发电正成为世界范围内可再生能源领域的发展热点，太阳能光热电站遍布美国、西班牙、德国、法国、阿联酋、印度、埃及、摩洛哥、阿尔及利亚、澳大利亚等国家。很多国家和地区已经开始鼓励光热、限制光伏，如美国加州的规划要求到2030年，光热发电与光伏发电的装机比例为4：1。截至2009年年底，全球已并网运行的光热电站装机容量约600兆瓦，全部集中在美国和西班牙。在建项目近1300兆瓦，已经宣布建设的装机容量则为1.26万兆瓦。这两个国家拥有丰富的太阳能资源以及相对成熟的光热电站管理经验，并且构建了比较完整、系统的产业政策支撑体系，促进光热发电产业的发展。图1世界各国太阳能光热发电规模美国目前投入商业运行中的太阳能光热电站总装机容量达432兆瓦，位居世界首位，并且有大量电站在建和拟建中。2009年有三座总计12兆瓦的太阳能光热电站投入运行，2010年还会再新增三座：位于Phoenix,Ariz的2兆瓦碟式电站、位于GrandJunction,Colo的4兆瓦槽式电站以及MartinCounty,Fla的75兆瓦中心混合槽式电站。这几座电站如能如期完成，将更加巩固其在世界聚光光热发电领域的领先地位。预期在2020年，光热发电规模将达到5万兆瓦级别。图2美国太阳能光热发电规模西班牙目前的总装机容量达330兆瓦，仅次于美国。2009年11月举行的西班牙部长会议提出2010年-2013年太阳能热发电装机容量的目标：2440兆瓦，而其远期的规划则是在2020年达到2万兆瓦的装机容量。除美国和西班牙之外，中东及北非地区将建立一系列联网的太阳能热发电站，即“沙漠行动计划”，以满足欧洲15%的电力需求以及电站所在国家的部分电力需求，亚洲国家也在逐步建设示范性项目。表2世界其它各国光热发电建设状况国家技术类型装机容量（MW）阿尔及利亚ISCC槽式43澳大利亚菲涅尔式1埃及ISCC塔式31墨西哥ISCC槽式29摩洛哥ISCC槽式30意大利槽式40印度ISCC槽式30希腊蒸汽循环槽式501.2世界范围内的政策环境一方面，各国通过激励性政策（如税款减免）与强制性规定相结合的方式，并加强相关宣传，鼓励用户使用太阳能电力；另一方面，综合采用强制性收费和补贴政策，对太阳能电力产业进行调控。此外，各国注重太阳能电力的技术，发展过程中不断加大研发投入的力度，并通过增强消费者意识，从需求角度促进太阳能电力发展。表3世界各国对太阳能发电的支持政策政策类型具体政策推行状况公共政策可再生能源组合标准（RPS）美国、英国、荷兰、丹麦、澳大利亚实施较典型，包括规定可再生能源发电配额量、用户购买最低限量绿色电力义务等政府收购太阳能电力（FIT）德国、西班牙0.32-0.43欧元的上网电力收购欧洲多国、澳大利亚、韩国及美国几个州亦推行中税收优惠政策（ITC）美国法国均有ITC，美国对太阳能企业给予的税收减免达30%财税政策投资补贴法国、希腊对部分太阳能项目给予财政补贴，最高额度达40%其它财政政策美国、法国、西班牙等对投资人制定了加速折旧成本回收制度政府直接投入美国2010年投资6200万美元日本2009年拨款90亿日元1.3世界主要光热企业90年代末至今，太阳能光热发电无论从技术还是规模都进入了高速发展期，除了长期从事太阳能电力研究的企业之外，越来越多的跨国公司和财团进入这个欣欣向荣的新能源领域，例如西班牙最大的建筑财团ACSCobra通过收购西班牙第二大电力公司Fenosa集团大局进军能源行业。凭借技术优势和雄厚的经济实力，目前世界主要的光热发电相关企业几乎全部集中在欧美。表4全球主要光热发电相关企业公司名称国家技术主要项目相关动态AbengoaSolar西班牙综合PS-10（11MW）PS-10为世界上第一套塔式CSP设备；目前该公司投入商业运行的太阳能电站达6个；2010年为美国能源部研究储能技术，获资金1000万美元以上。ACSCobra西班牙槽式Andasol-1~3（50MW）计划参与15亿澳元的“太阳能旗舰项目”，将在澳大利亚建设容量达250MW的太阳能热电设施。BrightSourceEnergy美国塔式LPT550（塔式产品）2009年与PG&E和SCE签订了共计2610兆瓦的大额电力购买协议，为此BrightSource将在2016年之前在美国西南部建设14家太阳能发电厂；2010年，BrightSource获得美国能源部提供的13.7亿美元贷款担保，并与阿尔斯通展开合作。SolarMillennium德国槽式Andasol-1~3（100MW）2009年与德国MANFerrostaalAG合并重组，将在美国西南部斥资30亿美元建造3座CSP电站，供应726MW电力；2010年4月在埃及开罗南部建成太阳能天然气混合热电站，总装机容量达150MW；计划参与我国内蒙古50MW热电项目招标。eSolar美国塔式Sierra（5MW）2008年与SCE签署了一项为期20年的合同，建造功率达245兆瓦的太阳能发电厂；2010年1月与山东蓬莱电力设备制造有限公司签订协议，计划未来在中国建立2GW太阳能热电机组，项目选址位于陕西榆林AccionaEnergia西班牙槽式NevadaSolarOne（64MW）2010年起与ClarkEnergy共同为美军开发太阳能热电设施；参与澳大利亚“太阳能旗舰计划”，将建设200MW的槽式太阳能热电站。SiemensEnergy美国/以色列接收器等设备组件n/a2009年底斥资4.18亿美元收购以色列SolelSolarSystems，并收购太阳能企业AravaPower和ArchimedeSolarEnergy部分股权；计划与ABB公司合作在撒哈拉沙漠建设巨型太阳能电站，耗资5千亿美元以上。Edison美国碟式SolarOne50万千瓦（足30万家庭用电），将扩大到85万千瓦，使用2万－3.4万个碟型斯特林系统。圣地牙哥燃气和电力美国碟式SolarOne30万千瓦，将扩大到90万千瓦，使用1.2万－3.6万个碟型斯特林系统。2、该项目的国内背景2.1国内发展情况从自然环境来看，我国的太阳的日照时数在2200小时以上地区约占国土面积的2/3以上，年接收太阳辐射的能量相当于上万个三峡工程的发电量，相当于17000亿吨标准煤的热量，太阳光资源非常充足。目前我国光热发电还处在技术研发阶段，尚没有一座真正投入商业应用的太阳能热发电厂。太阳能光热发电项目由科技部组织，进行自主技术的研发和示范电站建设，逐步从科研院所向企业转移。经过几年的研发，我国已实现技术上的突破，尤其是在最难的储热技术方面，独立建造大规模太阳能光热电站成为可能。然而光热发电要实现产业化的高速发展，道路并不平坦。光热的兄弟产业光伏发电，目前在我国已经形成了规模化的产业链，国家和各地方政府均制定了明确的产业规划，并给予包括项目补贴、上网电价等各种政策扶持，相比之下，对光热发电产业的政策支持体系还未形成。国内最早的太阳能热发电示范电站是南京玻纤院春辉公司与以色列魏兹曼研究院合作的南京江宁区70kW塔式太阳能热发电试验工程，于2005年建成并发电成功。之后“十一五”期间，在国家863计划支持下，中国科学院电工研究所等10家单位于北京八达岭开始建设1MW的太阳能塔式热发电实验项目，这是亚洲首座太阳能塔式热发电技术应用项目。该电站将于2010年底实现并网发电，每年的发电量将达到270万千瓦时。图3八达岭塔式光热电站实验项目各大电力集团也开始积极布局，在全国各地开展光热发电前期工作，并预留了大量土地以备将来的大规模扩张。表5五大电力集团光热发电项目光热发电项目状况华电集团参与八达岭1MW太阳能塔式热发电实验项目建设；2009年与澳大利亚雄狮国际签署合作协议，准备合作在格尔木开发100万千瓦光热发电项目；2010年与嘉峪关市签署包括发展光热发电在内的战略合作协议国电集团与青松建化合作在新疆吐鲁番开发太阳能热发电30万千瓦，目前示范项目仅100千瓦。华能集团大唐集团中电投集团暂无相关公开资料商业化从鄂尔多斯起步，我国首轮太阳能光热发电特许权招标项目于6月底7月初正式开始，规模将达50兆瓦，建设周期为两年。项目位于内蒙古鄂尔多斯，项目建成后，每年可发电1.2亿度以上。据估计，该总投资16亿元人民币左右，招标后的上网电价可能会在1.8-1.9元，但最终价格还要看招标结果。国家能源局原计划以核准电价方式批复该项目，但最终决定采取特许权招标的形式确定最终上网电价。随着招标的完成，我国光热发电的实际成本将逐步明朗，随后将明确发电的审批以及电价审批程序、统一并网和规模化推广的相关技术标准等，这标志着光热发电产业化在我国的正式起步。在这一战略性产业的最初阶段，政府必将为其出台支持性政策，相关的设备制造商、电力开发商和投资商都有望从中受益，其潜在的投资机会值得关注。2.2国内主要光热单位2010年1月，高效规模化太阳能热发电研究被纳入到国家“973”项目计划中，为国内光热发电技术的发展增添了动力。目前国内的研发力量主要包括各大院校、各大研究院所、各企业的研究单位以及中外合资的相关研究单位等。表6国内光热研发专题和单位研究专题研究单位定日镜技术中科院电工所施耐德电气重庆大学上海旭孚太阳能真空集热管清华大学北京桑达太阳能（北太所）山东力诺光热集团南京工业大学镀膜、涂层材料武汉理工大学四川大学储热、导热材料中科院电工所南京工业大学陶氏化学反射镜中科院电工所东莞和信玻璃华博Flabeg公司电力设计方面，我国电力设计院共计100余家，专业设计人员共计25000余人。其中具有甲级资质的设计院32家，平均450余人，专业设计队伍约15000余人。按照人均5000KW/年的设计能力，全国甲级资质的设计队伍年设计量7500万千瓦装机。人力资源充足，不过开始进行太阳能电力系统的设计还需进行一些摸索和锻炼。从光热发电的产业链来看，我国的发展以原材料为出发点，如超白玻璃、高温储热材料、吸热膜层材料、高硼硅玻璃管等，目前已有一部分出口份额。设备供应环节，我国更是拥有强大的制造能力。表7太阳能光热发电设备制造体系序号光热发电设备备注1槽式真空管、塔式吸热器新行业/锅炉制造行业2反射镜玻璃制造行业3支架及旋转动力源(液压、机械)机械制造行业4特殊泵类(导热油、熔盐泵)新兴行业/特殊工业泵类5蓄热、储热介质及蓄热、换热装置新兴/换热器制造行业6跟踪及反馈、DCS控制系统控制系统软/硬件制造行业7常规发电部分以2009年成立的光热产业联盟为例，联盟包括19家企业和22所大学及科研院所，并在不断扩充中。联盟企业涵盖原材料、设备的生产和系统设计，并拥有部分先进装备。2.3发展前景如果到2020年我国达到3万平方公里的太阳能光热发电开发，将能够解决全国总用电量的30-35%