在全球新能源大发展新趋势下,光热发电市场正迎来新一波发展热潮。截至目前,仅西班牙、美国、中国光热装机位居全球前三位,智利、沙特、纳米比亚、博茨瓦纳、伊朗等新兴市场正在积极规划或筹建新的商业化光热项目。
2022年,当前在建的迪拜700MW光热+250MW光伏太阳能电站中的光热部分将陆续投运,将为全球光热装机量带来显著增长。已启动建设的国内风光热互补新能源大基地项目和南非Redstone 100MW塔式光热发电项目则有望在2023年贡献新增装机。西班牙已确定将于2022年4月份启动包含200MW光热发电项目在内的一批新能源项目的招标工作。
目前,在全球光热发电的几种技术路线中,已实现商业化的技术路线以塔式和槽式为主。例如中国已建成的大型光热电站中,塔式技术路线约占60%,槽式技术约占28%,线性菲涅尔技术约占12%。槽式采用单轴跟踪形式,冬至的镜场效率仅约为夏至的30%左右。塔式的定日镜采用双轴跟踪形式,可减少太阳高度角变小带来的余弦效率损失。
(一)欧洲与西班牙
欧洲光热装机99.65%在西班牙。研究欧洲光热产业实际上是研究西班牙光热的政策与市场。按照西班牙最新发布的国家能源和气候计划PNIEC(Plan Nacional de Industria,Energia y Clima),未来将在现有2.3GW光热发电装机的基础上再增加5GW,其中2021年至2025年计划建设第一批(2.5GW),2026至2027年建设第二批2.5GW。2022年6月,随着西班牙政府重新将光热发电纳入可再生能源竞拍范围,西班牙Acciona Energía公司也再次将目光转移到光热发电市场,该公司计划在Badajoz建设一个光热光伏混合发电项目。该项目名为Solbio 1,是一个总装机规模为135MW的光热光伏混合发电项目。作为在光热先驱国家西班牙成长起来的国际知名光热技术公司,Acciona Energía不仅在西班牙开发了多个光热项目,还把光热发电技术带到了智利、南非等全球多国。2018年,Acciona Energía出售了其在西班牙拥有的五座光热电站,将总计250MW的光热电站以略高于10亿欧元的价格出售给了Countour Global公司。根据西班牙政府此前公布的相关计划,该国准备启动十年来首次针对新增光热发电项目的专项可再生能源竞标,预计光热项目规模为200MW。2018年,Acciona Energía出售了其在西班牙拥有的五座光热电站。西班牙生态转型部当地时间2021年12月30日宣布,将于2022年4月启动下一次可再生能源招标,本次招标的500MW可再生能源项目,主要由200MW光热发电项目、140MW光伏发电、140MW生物质能项目和20MW其他可再生能源技术组成,计划在2022年1月21日公布具体招标条款。
(二)北美与美国
北美100%的光热项目在美国。美国开发的五个大型光热电站率先将槽式和塔式技术推向了百MW级以上的大规模商业化应用,大规模电站从投运到达到设计发电目标往往需要一段时间进行系统的磨合和运营的优化以逐渐达到最佳运行状态。单纯地从实际发电量与设计发电量的对比来看,槽式无储热电站的表现最佳,Genesis Solar在2015年全年的发电量达到621454MWh,达设计年发电量的107%;Solana电站在2015年全年的发电量达到718843MWh,达设计年发电量的76%;Ivanpah电站2015年度总发电量达到670467MWh,达设计年发电量的62%。这三大电站的投运时间相近,排除各自需要的学习过渡期的因素影响。
根据美国能源信息管理局(EIA)公开的发电项目清单,截至目前世界上运营时间最长的光热发电项目、位于加利福尼亚莫哈韦沙漠的SEGS系列光热电站已经于2021年7月退役了五座电站(SEGS 3-SEGS 7),并计划于2021年9月份退役第六座光热电站——SEGS 8。一旦SEGS 8退役,SEGS系列光热电站将仅剩SEGS 9电站继续运营。总装机规模为356MW的SEGS系列光热电站最初由9座光热电站组成,其中SEGS 1和SEGS 2于2015年退役,取而代之的是名为Sunray 2和Sunray 3的两座光伏电站。
(三)非洲与摩洛哥、南非
非洲光热项目主要集中在摩洛哥及南非两个国家。摩洛哥太阳能资源丰富的国家,逐渐开始利用他们最丰富的清洁能源,开启太阳能时代。摩洛哥早在2008年便制定了野心勃勃的太阳能计划(MSP),开发该国年日照3000个小时数的太阳能潜力。根据摩洛哥可再生能源管理局(MASEN)的新能源战略,到2020年实现可再生能源占总能源比例达42%(太阳能装机为2GW,总投资90亿美元)、在2030年这一比例达到52%。目前,政府正在积极推进光热及光伏发电项目,努力将该目标逐步变成现实。为了实现这一目标,摩洛哥计划建设装机规模为2GW的太阳能电站、2GW的风电站和2GW的水电站。摩洛哥Ouarzazate光热电站是非洲的几个大型光热电站之一,NoorOuarzazate太阳能发电综合项目位于摩洛哥中部德拉特菲拉(Drâa-Tafilalet)地区瓦尔扎扎特(Ouarzazate)市的NoorOuarzazate,占地2000公顷,耗资27亿美元。整个项目完工后,将满足100万摩洛哥家庭使用,为摩洛哥贡献18%的电力供应。Noor混合电站位于Ouarzazate地区。目前,摩洛哥装机160MW的一期项目NOOR1槽式电站已并网投运;NOOR2电站采用槽式技术,装机200MW;NOOR3电站采用塔式熔盐技术开发,装机150MW,这些电站均配有熔盐储热系统。目前,Noor2&Noor3电站正在2018年全部建成。第四阶段的Noor4项目是总装机70MW的2个光伏电站。
目前南非红石100MW熔盐塔式光热电站项目光热塔塔体连续浇筑设备已安装完毕, 并于2022年4月29日正式开始塔体浇筑工作,预计可在80天内完成塔体浇筑。南非红石100MW熔盐塔式光热电站项目位于南非北开普省Kimberley附近的波斯特马斯堡(Postmasburg),业主为沙特电力ACWA Power,总承包单位为中国电建山东电力建设第三工程公司(SEPCOⅢ),项目总投资约116亿兰特(53亿人民币)。本项目是 非洲首个塔式熔盐光热发电项目,紧邻SolarReserve和其合作方已开发的75MW的Lesedi光伏电站和96MW的Jasper光伏电站。当地太阳能辐射值2707kWh/平米/年。这三个电站组成了一个光伏和光热发电综合体,总装机达到271MW。
(四)其他国别
印度Godawari电站设计年发电量1.18亿度,项目与NTPC Vidyut Vyapar Nigam(NVVN)签订了为期25年的购电协议,签约电价为25年期12.2印度卢比/kWh,约合1.31元人民币。该项目使用传热介质的是DowthermA型号导热油,未配备储热系统,只能白天运行。Godawari电站于2013年6月投产,于2016年4月,日发电量突破589MWh,CUF值(平均发电产能利用率)为49.05%,成功超越此前日发电量572MWh的最高纪录。GGEL在印度拉贾斯坦邦的Jaisalmer地区运营着装机50MW的槽式光热电站,占地150公顷,聚光面积为392400㎡,是印度首个投运的商业化光热电站项目。
2016年3月21日,Bright Source Energy公布其位于以色列的内盖夫沙漠上的121兆瓦太阳能Ashalim热电厂,目前采用先进的太阳能领域技术。Ashalim太阳能电站占地3.15平方公里,现场的50,600块定日镜将与SFINCS进行无线通信,无线系统可减少太阳能电站85%的布线问题,降低成本,推进建设日程。