知识点：太阳能光热发电站 一、太阳能光热发电技术简介
知识点：太阳能光热发电站
一、太阳能光热发电技术简介
太阳能光热发电原理为利用反射镜，将太阳辐射能聚集在吸热器上，加热吸热介质，将光能转化成热能，吸热介质再通过蒸汽发生系统产生高温高压蒸汽，推动汽轮发电机组发电。
图1-1 太阳能光热发电原理图
1.1
主要技术路线分类
图1-2 光热发电主要类型
以上塔式和槽式光热电站目前在国际上均已实现大规模商业应用，而碟式和菲涅尔式则还处于系统示范应用阶段。
1.2
我国光热电站示范项目概况
典型的光热电站主要由三部分系统组成：太阳岛、传储热岛、常规岛。限于篇幅，本文以塔式光热电站为例。
图1-3 塔式光热电站示意图（图片来源于网络）
太阳岛：反射镜场（定日镜）、定日镜控制系统、定日镜备用电源、吸热器、吸热塔支架、相关热力管道等。
传储热岛：储热系统的熔盐或导热油储罐（冷/热各一）、熔盐或导热油泵、电加热器、电伴热、化盐设备、换热器（蒸汽发生器）、相关热力管道等。
热力发电岛（常规岛）：汽轮发电机组、高低压加热器、除氧器、升压站、相关热力管道及输电线路等等。
图1-4 50MW塔式光热电站成本构成（来源：中航证券）
1.3
光伏电站与光热电站区别
光热发电VS光伏发电，二者孰优孰劣？
对很多非电力行业从业者来说，可能还难以分清太阳能光热发电与太阳能光伏发电的区别。两种太阳能发电方式属于完全不同的技术方向，目前在成本、技术特点、应用等方面各有优劣，在此做简要的归纳对比。
表1-1 光伏发电与光热发电对比
（根据行业公开数据整理）
二、太阳能光热发电现状及趋势
近年来，光热行业发展主要受限于建设成本，目前光热电站在投建成本上与海上风电相当，但光热电站如果不配置储热就无法像风电一样昼夜发电，而配置大容量储热的光热电站成本却又高居不下。
2.1
我国光热电站示范项目概况
国家能源局于2016 年9月印发了《关于建设太阳能热发电示范项目的通知》，启动首批20 个太阳能热发电示范项目建设，总装机约约1350MW，但受融资及审批因素的影响，截止到2021年6月，首批光热示范项目尚有约700MW （13个存量项目）未全面开工建设。
截至目前，我国已有10座并网发电的10MW规模以上光热电站机组，总装机520MW，总装机容量位居全球第四。
2.2
“双碳”背景下的光热行业展望
清洁能源基地建设推动光热示范应用
2021年3月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》发布。根据规划，十四五期间将重点发展九大清洁能源基地，风电、光伏、光热都将是清洁能源基地的重要组成。
图2-1 我国“十四五”清洁能源基地布局
（数据来源：“十四五”规划纲要）
我国第一批大型风光基地已于近期有序开工，青海、甘肃、吉林等地已陆续启动了光热与光伏、风电一体化开发项目，其中就包含1010MW光热发电项目。通过与风电、光伏发电基地一体化建设等方式，建设一定规模的光热发电项目，将是未来几年光热行业的主要方向。
超临界二氧化碳发电技术带来转机
近日，我国自主研发建造的国内首座大型二氧化碳循环发电试验机组在西安华能试验基地正式投运。以此为新的起点，下一步华能将积极争取50MW光热超临界二氧化碳发电示范项目落地。
与传统蒸汽发电相比，二氧化碳循环发电机组具有体积小、效率高、污染小三大优势，此外，其无水运行的特点也更加适合我国西北地区，特别适合与光热发电系统的结合。未来，二氧化碳循环发电技术将进一步应用于高效光热、核电等领域，为推动构建以新能源为主体的新型电力系统提供技术支撑。
三、光热电站面临的主要风险因素
从近年来光电发电行业出现的主要事故来看，光热电站在建设期及运营期主要面临自然灾害风险、设备损坏风险、责任风险、光照指数风险等。本文仅归纳几项主要的风险因素进行介绍。
图3-1 光热电站厂区 （图片来源于网络）
01
自然灾害
强风及沙尘暴
多数光热电站地处沙漠戈壁滩，镜面清洁的难度和工作量要远远大于常规光伏电站，一旦遇上强沙尘暴、飓风等极端天气，镜场跟踪设施很难避免损失。例：2021年某日，国内某50MW塔式电站遭遇沙尘暴袭击，造成大量定日镜损坏。
暴雨洪水
近年来多地频发特大暴雨等极端天气，部分处于开阔地、低洼地的光热电站可能面临洪涝和强风灾害。例：2012年7月，美国加州一座250MW槽式光热发电项目遭受了暴雨袭击，造成数百个反光镜损坏；2016年8月，青海德令哈多座光热电站遭遇大暴雨袭击，其中2家在建电站土建基础不同程度受损。
02
设备故障及损坏
光热电站的镜场（定日镜、跟踪机构）、集热器、高温工质输送系统、汽轮机及发电机等设备价值高，在恶劣环境或工况下易发生设备损坏情况。
设备设施火灾
光热电站储热岛、太阳岛由于工作工质温度高，运行不当可能引发火灾。例：2016年5月，美国Ivanpah光热电站的三号塔发生火灾导致电站停运，原因是定日镜聚焦发生偏差，引起电线起火并导致蒸汽管道等相关设备受损。
传/储热工质泄露或凝固
光热电站配置的储热系统一般采用高温熔盐或导热油，熔盐在系统设计不当/运行失误时可能会凝固堵塞，熔盐和导热油泄露也会带来一定安全风险。例：2016年10月，美国新月沙丘电站发生了一起熔盐罐熔盐泄露事故，由熔盐储罐的焊缝质量缺陷引发，该事故导致的售电经济损失预计400万美元以上。
发电设施损坏
光热电站常规岛的汽轮机、发电机设备风险和常规燃煤电站类似，虽然容量相对较小，但如果有设计缺陷或运行不当，同样面临设备超速、叶片损坏、接地短路等常见风险。
03
人员及管理
运维人员专业能力欠缺
光热电站运营过程需要专业人员，不规范操作会很可能导致风险事故或事故处置不当而致损失扩大。
集成及安装缺陷
光热发电系统集成及安装过程中的不规范不安全操作，可能直接导致设备损坏或为运营期埋下安全隐患。比如集热管在吊运、安装过程中，容易因碰撞、挤压导致结构损坏。
事故应急处置经验不足
国内光热电站数量少、位置偏远，还处于示范运营阶段，运营方对严重自然灾害、新型设备故障等风险的应急处置经验不足。
04
光照指数风险
当地年光照小时数波动
光热电站选址过程中需考虑的核心指标参数——太阳直接辐射(DNI) （KWh/平米/年），考虑选址不当或气候条件波动，部分地区年光照小时数会有一定程度波动，可能出现所需光照小时数不达预期的情况，带来利润损失风险（发电量损失风险）等。
05
行业政策风险
行业政策尤其是上网电价对光热电站的投资建设、运营期设备利用率、盈利能力等有直接影响。例如因国家发改委、省级机构发布的清洁能源行业政策将直接影响光热行业融资及电站利用小时数。
短期来看：2021年6月，国家发改委印发《关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》，通知规定，2021年底前全容量并网的，上网电价继续按1.15元/千瓦时执行 ，之后并网的首批示范项目中央财政不再补贴，光热上网电价将由各省级价格主管部门制定。
长期来看：在“碳达峰、碳中和”时代背景下，伴随我国清洁能源大基地的开发建设及新兴技术发展，各大清洁能源省份为落实3060目标，必将会陆续出台光热项目融资、上网电价优惠等政策支持，光热发电行业仍会迎来持续增长。
四、结语
当前，我国正加速构建以新能源为主体的新型电力系统，太阳能的各种优点特性使其在众多能源领域中具有无可替代的地位。我国清洁能源结构也正朝着风电、光伏光热协同，多能源互补的大方向发展，我国光热企业也将逐步积累更多商业化运营经验，继续提升光热行业在我国能源结构中的比重。
永诚保险将持续提升清洁能源领域的风险防控能力，积极为光热行业的发展保驾护航，贡献“保险力量”和“永诚担当”。
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