光热发电行业分析报告完美版.docx

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光热发电行业分析报告完美版

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2016年1月

目录

一、光热发电是未来太阳能利用的主要发展方向4

1、全球太阳能资源丰富，是目前能源总需求的2850倍4

2、光热发电在转换效率和储能方面优于光伏发电4

3、光热发电工作原理5

二、塔式和槽式光热技术应用前景广阔7

1、光热技术分为：

槽式、塔式、碟式和菲涅尔式7

（1）槽式：

技术成熟、商业化程度高8

（2）塔式：

发电效率高、成本下降空间大9

（3）碟式：

造价高、适用于分布式电站10

（4）菲涅尔式：

成本低、发电效率低11

（5）塔式、槽式光热技术最具商业化潜质11

三、全球：

欧美国家积极推动光热发电项目13

1、全球光热装机量过去5年CAGR达到47%13

2、国际能源署预计2020年全球光热装机量将达到11GW15

3、美国：

能源部支持光热发电行业，2013-14年装机量增速均超过80%15

4、西班牙：

电价补贴刺激光热发电量过去5年CAGR高达107%18

5、欧洲：

DESERTEC光热计划建立环地中海能源互联网20

四、我国光热发展条件已经成熟，只待政策细则落地21

1、我国潜在光热可装机容量达到16,000GW21

2、光热发电成本下降、产业链上下游全覆盖22

2、光热规划政策不断加码，具体实施细则指日可待22

3、光热“十三五”市场规模有望达到4,500亿元22

五、重点企业简况23

1、首航节能：

光热EPC龙头，业绩高增长23

2、中海阳：

光伏EPC龙头之一，布局光热槽式镜场23

一、光热发电是未来太阳能利用的主要发展方向

1、全球太阳能资源丰富，是目前能源总需求的2850倍

太阳能总量丰富，但开发应用仍相对较少。

根据德国联邦政府全球环境变化咨询委员会预测，地球上的可再生能源的总储量是目前全球能源总需求的3078倍，其中太阳能总量最大，是目前全球能源总需求的2850倍，而现阶段开发应用最广的清洁能源水能的总量仅为总需求的1倍，全球对太阳能的利用还远远不及总量较小的风能和水能，未来太阳能的开发应用还有很广阔的发展空间。

2、光热发电在转换效率和储能方面优于光伏发电

光热发电优于光伏发电，未来发展空间较大。

太阳能利用方面目前全球应用最广泛的是光伏发电技术，2014年底全球光伏累计装机量已达189GW，而光热仅为45GW。

然而与光伏相比，光热发电在很多方面具有明显的优势和发展潜力。

首先，光热发电可以通过介质如熔盐进行热储能，延长发电时间，达到电站调峰的目的；其次，就太阳能转换效率来看，光热发电有着明显的优势，发电效率最高可达35%，而光伏发电效率一般在15%左右；此外，光热发电技术还处于起步阶段，未来尤其塔式电站成本下降空间大，而光伏发电的成本下降空间已经很小。

3、光热发电工作原理

光热发电利用太阳能转化成热能，产生高压蒸汽驱动汽轮机发电。

光热发电系统的发电原理与火电系统基本相同，都是通过产生高温高压的蒸汽驱动汽轮机运动，从而带动发电机发电。

光热发电和火力发电的不同点在于热量的来源，火电主要以煤炭、石油和天然气等化石燃料作为热量来源，加热水产生蒸汽；而光热发电则以太阳光作为热量来源，通过聚光集热将某种传热工质加热到高温，再经过热量转换装置产生高压蒸汽驱动汽轮机运作。

储能系统实现电站调峰。

光热电站的一个优势就是可以通过储能系统将白天产生的多余热量储存起来，等到夜间或用电高峰期转换成电能供应，目前光热电站储能使用较多的是导热油、熔融盐，通过加热储热介质储存热量，需要的时候再利用储热介质释放热量，通过热量转换装置产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机发电，这样通过储能系统光热电站可以实现光伏和风电难以完成的电站调峰。

西班牙Andasol槽式光热电站实例。

图1是Cobra和SolarMillennium共同开发的西班牙Andasol槽式光热电站的示意图，电站主要包括5大部分：

①是电站的太阳能采集场，包括抛物面反射镜、集热器和支架等，②是储能装置，包括熔融盐和储热系统，③是热量转换装置，通过传热工质加热水产生高温高压蒸汽，④是发电装置，包括汽轮机和发电机，⑤是冷凝器，冷却水蒸气。

日间光热发电+储能。

日间太阳光照充足，电站通过太阳能集热设备收集热量。

1）发电部分：

一部分传热工质进入热量转化装置，产生高温高压水蒸气，水蒸气推动汽轮机运作，带动发电机发电，水蒸气经过汽轮机后压力和温度降低，再冷凝器冷凝成液体后由水泵抽回热交换器，开始新的循环。

2）储能部分：

多余部分的热量进入储能系统，通过传热工质加热熔融盐等储热介质并储存在合适的装置中。

夜间利用储能系统发电。

夜间需要用电的时候将高温的熔融盐抽出加热传热工质，再通过传热工质加热水产生蒸汽，驱动汽轮机发电，水蒸气经过冷凝成水后再抽回到热交换器，形成一个循环，这样即使夜间没有阳光照射的时候电站依然能够正常运作供电。

二、塔式和槽式光热技术应用前景广阔

1、光热技术分为：

槽式、塔式、碟式和菲涅尔式

目前行业主流的光热发电技术可以按聚光类型和接收器类型分为四类：

槽式、塔式、碟式和菲涅尔式。

聚光类型主要有两种，线性聚光和点性聚光：

线性聚光：

聚光器沿单轴跟踪阳光，通过镜面将阳光反射聚焦在线性接收器上，这种方式简化了对太阳光的跟踪。

点性聚光：

聚光器沿双轴跟踪阳光，通过镜面将阳光反射聚焦在单点接收器上，这种方式下产生的温度较高。

日光接收器主要类型也有两种，固定式接收器和移动式接收器：

固定式接收器：

固定式接收器与发电厂的聚光装置分开，不与聚光装置共同移动，固定式接收器便于将收集的热量传输至发电机组。

移动式接收器：

移动式接收器可以与聚光装置共同移动，所以无论是线性聚光还是点性聚光，移动式接收器都能收集更多阳光。

（1）槽式：

技术成熟、商业化程度高

槽式光热电站技术成熟。

槽式光热电站是利用抛物面反射镜将太阳光聚集到集热器加热传热工质，多个槽型抛物面反射镜可以通过串并联组合聚集在一起，将阳光聚焦到中心焦点线上，加热位于焦点线位置的集热管，集热管中的传热工质循环流动吸收热量并加热热量转换器中的水，产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机发电。

槽式光热电站结构较简单，目前技术比较成熟，其核心部件为抛物面反射镜和真空集热管。

槽式光热电站设备和系统成本占比60%以上。

根据西班牙Andasol1槽式光热电站的建造成本拆分，光热电站建设的主要成本在于设备和发电、储热系统的支出，其中设备支出占比达到39%，主要为反光镜、集热器、传热系统和钢材支架；发电系统成本占比14%，包括发电机、电厂辅助设施和电网接入设施；储热系统成本占比11%，主要在于熔融盐和储热罐成本较高。

此外，劳动力支出占比17%，EPC和融资成本分别占比约8%和6%。

（2）塔式：

发电效率高、成本下降空间大

塔式光热电站发电效率高。

塔式光热电站利用大量带有双轴太阳追踪系统的平面镜（定日镜）跟踪太阳光，将阳关反射集中至中央集热塔，聚光倍数可以达到数百倍至上千倍。

塔式光热电站可用气体、水作为传热工质，驱动汽轮机发电，此外也可以使用熔融盐作为传热工质，储能能力和发电效率更佳，但需要增加热交换器产生高压蒸汽驱动汽轮机发电。

塔式光热电站优势在于发电效率较高，因为塔式电站通过集中聚光工作温度较高，可以达到800~1000℃，因此年度发电效率可以达到20%左右。

目前世界上规模最大的光热电站就是美国的Ivanpah塔式光热电站，总装机量392MW，由三座装机分别为133MW、133MW和126MW的塔式电站组成，由BrightSource、Google和NRG共同开发，总投资22亿美元，电站已于2014年2月并网投运，占美国运营光热电站总装机量的22%。

（3）碟式：

造价高、适用于分布式电站

碟式光热电站热电转换效率最高，建造灵活适用于分布式项目。

碟式光热发电系统包括聚光碟、接收器和斯特林发电机组，通过抛物面反射镜将太阳光反射聚焦到腔式接收器上，产生高温空气再通过热交换器产生蒸汽驱动发电机。

碟式发电机集热系统和发电系统组成一个独立的小型发电单元，无需分别建造太阳光采集场和发电系统，电站的系统集成也相对简单，因此比较适合分布式电站项目的建造需求。

同时碟式发电技术的热转化效率最高，可以达到30%以上。

碟式光热电站由于其初始建造成本较高，因此在全球应用也较少，目前全球在运营的碟式光热电站仅2MW左右，我国目前在青海和甘肃有两个规划建设中的碟式光热电站，均为50MW，分别由华电和东方宏海新能源开发建造。

（4）菲涅尔式：

成本低、发电效率低

菲涅尔式光热电站建造成本较低。

菲涅尔式光热系统采用多个贴近地面的平面镜来聚焦，通过调整平面镜的角度先将太阳光反射到上方的二次聚光器上，再由二次聚光器将太阳光聚焦到光热吸收管上，加热管中的水产生高温水蒸气驱动汽轮机发电。

菲涅尔式光热系统聚焦精度较差，聚光倍数仅有数十倍，因此这种系统的发电效率一般较低，但由于结构简单，其使用的平面镜制造成本也低于抛物线镜面，所以建设和维护成本也相对较低。

菲涅尔式光热技术在全球应用也较少，目前全球建成的菲涅尔式电站仅162MW，最大的电站是位于印度的RelianceAreva一期项目，一期装机量达125MW，项目总规划250MW，为目前亚洲最大的光热电站项目，我国现在规划建设中的菲涅尔式光热电站合计装机量225MW。

（5）塔式、槽式光热技术最具商业化潜质

槽式、塔式光热技术商业化潜力最大。

目前四种光热发电模式中，技术最成熟的是槽式发电，其商业化程度也是最高的，目前全球装机量最大的就是槽式光热电站，但是缺点在于这种技术下管道系统较为复杂，传输过程中热量损失大；塔式技术由于不需要大量管道，成本降低的空间很大，且其工作温度高，发电效率大于槽式技术，而且近几年技术上也逐渐成熟，但缺点是需要对每一块定日镜单独控制，控制成本高；碟式技术最大的优点在于光热发电效率最高，可达到30%以上，同时每个单元独立发电，适用于分布式项目，但缺点在于无法储能且斯特林机造价高；菲涅尔技术由于采用近地的平面镜，建造成本较低，但其工作温度低，导致发电效率不及其他三种技术。

全球建成电站中槽式占比最大，但塔式电站增长迅速。

槽式电站由于其技术的成熟，目前在全球应用最为广泛，据PROTERMO统计，全球建成槽式光热电站装机量约为3,897MW，占光热电站总装机量的约86%；其次为塔式光热电站，全球占比10%左右，目前规模最大的光热电站就是位于美国的Ivanpah塔式电站，项目装机量392MW；菲涅尔式和碟式电站占比很小，分别为4%和003%。

但是随着塔式电站技术的逐步成熟，及其低建造成本的潜力优势，越来越多的新增光热电站开始采用塔式技术，我国规划建设中的光热电站中，塔式技术电站占比已经达到约38%。

三、全球：

欧美国家积极推动光热发电项目

1、全球光热装机量过去5年CAGR达到47%

全球光热发电行业发展迅速。

全球光热资源主要分布在非洲、南欧、中东、中国西北、澳大利亚、美国西海岸以及南美洲，目前光热在南欧和北美的发展较为领先。

全球光热装机量在各国补贴优惠政策的支持下呈现高速增长，过去5年内全球光热装机量复合增速达到47%，据统计至2014年底全球光热装机总量约为45GW。

西班牙和美国领跑全球光热发电装机量市场。

装机量占比最大的国家为西班牙和美国，西班牙光热发展起步较早，并且曾经是全球光热发电补贴力度最大的国家之一，所以其光热装机量至今仍是全球第一，至2014年底西班牙光热发电装机量达到23GW，全球占比52%。

美国装机量后来居上，在2012年之后出现爆发式增长，至2014年底光热总装机量达到17GW，全球占比38%。

同时，印度和中东一些国家的光热发电装机量也已经形成一定规模，印度光热电站装机量2014年底全球占比已经达到5%。

2、国际能源署预计2020年全球光热装机量将达到11GW

至2020年全球光热电站装机总