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全球光熱產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及特點(diǎn)

光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊 發(fā)布日期:2017-02-09
核心提示: 在應(yīng)對全球氣候變暖的背景下,大力發(fā)展可再生能源以替代化石能源已成為眾多國家能源轉(zhuǎn)型的趨勢。

在應(yīng)對全球氣候變暖的背景下,大力發(fā)展可再生能源以替代化石能源已成為眾多國家能源轉(zhuǎn)型的趨勢。在當(dāng)前眾多備選的可再生能源中,太陽能無疑是未來世界最理想的能源之一,在各國中長期能源戰(zhàn)略中占有重要地位。

太陽能熱發(fā)電(以下簡稱光熱)以其與電網(wǎng)匹配性好、光電轉(zhuǎn)化率高、連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電和調(diào)峰發(fā)電的能力較強(qiáng)、發(fā)電設(shè)備生產(chǎn)過程綠色、環(huán)保,不產(chǎn)生有毒物質(zhì)等特點(diǎn)受到人們的高度關(guān)注。根據(jù)專業(yè)機(jī)構(gòu)的測試,在整個(gè)生命周期中,光熱發(fā)電每千瓦時(shí)二氧化碳排放量的中位數(shù)僅有18克,遠(yuǎn)低于光伏的110克,是真正的清潔能源。光熱具備較為經(jīng)濟(jì)的可儲熱性和可補(bǔ)燃性,兼具光伏(清潔能源)和火電(電網(wǎng)親和性)的優(yōu)勢,是我國新能源戰(zhàn)略的必然選擇。

一、國際太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)

(一)全球投運(yùn)光熱電站裝機(jī)近5GW,西班牙、美國領(lǐng)跑

從上世紀(jì)50年代光熱發(fā)電技術(shù)誕生至今,全球太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展階段。當(dāng)前全球太陽能熱發(fā)電市場呈現(xiàn)出西班牙、美國裝機(jī)總量領(lǐng)跑,新興市場裝機(jī)開始釋放,整個(gè)產(chǎn)業(yè)全球范圍蓬勃發(fā)展的局面。盡管不同來源數(shù)據(jù)略有出入,但粗略算來,截至2015年12月底,全球已建成投運(yùn)的光熱電站已接近5GW。


全球太陽能熱發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量(2006~2015年),數(shù)據(jù)來源:IRENA

國際可再生能源署(IRENA)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,截至2015年12月底,西班牙在運(yùn)光熱電站總裝機(jī)容量為2300MW,占全球總裝機(jī)容量近一半,位居世界第一;美國總裝機(jī)量為1777MW,位列世界第二;兩者合計(jì)光熱裝機(jī)超過4GW,約占全球光熱裝機(jī)的88%。其后是印度、南非、阿聯(lián)酋、阿爾及利亞、摩洛哥等國。


各國在運(yùn)太陽能光熱發(fā)電站裝機(jī)容量(截至2015年12月),數(shù)據(jù)來源:IRENA

(二)新興市場國家光熱發(fā)展迅速,裝機(jī)增長超過西、美

2015年,全球太陽能熱發(fā)電新增裝機(jī)容量主要來自于摩洛哥、南非和美國,來自新興市場的裝機(jī)增長首次超過西班牙和美國兩大傳統(tǒng)市場。

根據(jù)國際能源署太陽能熱發(fā)電和熱化學(xué)組織(SolarPACES)統(tǒng)計(jì),截至2016年2月底,全球在建太陽能光熱發(fā)電站裝機(jī)容量約1.4GW。其中摩洛哥在建裝機(jī)容量最高,達(dá)350MW,包括裝機(jī)200MW的NOORII槽式光熱電站和裝機(jī)150MW的NOORIII塔式光熱電站。中國近幾年也開始發(fā)展光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè),在建裝機(jī)容量位居第二位,為300MW(與國內(nèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)略有出入)。印度在建項(xiàng)目的裝機(jī)容量達(dá)278MW,位居第三位,其后是南非、以色列、智利等國。


各國在建太陽能光熱發(fā)電站裝機(jī)容量(截至2016年2月),數(shù)據(jù)來源:Solar PACES

(三)槽式發(fā)電占比最多,塔式發(fā)電前景看好

當(dāng)前太陽能熱發(fā)電按照太陽能采集方式主要可劃分為槽式發(fā)電、塔式發(fā)電、菲涅爾式發(fā)電和蝶式發(fā)電。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截至2016年2月,在全球建成和在建的太陽能光熱發(fā)電站中,槽式電站數(shù)量最多,約占建成和在建光熱電站總數(shù)的80%,塔式電站占比超過11%,菲涅爾式電站占比不足9%。


各種太陽能熱發(fā)電技術(shù)裝機(jī)容量和發(fā)電量統(tǒng)計(jì)(粗略統(tǒng)計(jì),截至2016年2月)

由于塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)綜合效率高,更適合于大規(guī)模、大容量商業(yè)化應(yīng)用,在規(guī)劃建設(shè)的光熱電站項(xiàng)目中,塔式所占的比例已經(jīng)超出了槽式技術(shù)。綜合判斷,未來塔式光熱發(fā)電技術(shù)可能是光熱發(fā)電的主要技術(shù)流派。

二、國內(nèi)太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)

(一)我國光熱發(fā)電尚處于系統(tǒng)示范階段

與國外光熱發(fā)電技術(shù)在材料、設(shè)計(jì)、工藝及理論方面長達(dá)50多年的研究相比,我國太陽能光熱發(fā)電起步相對較晚,直到20世紀(jì)70年代才開始一些基礎(chǔ)研究。截至2015年底,我國光熱裝機(jī)規(guī)模約18MW,其中純發(fā)電項(xiàng)目總裝機(jī)約為15MW,除了中控德令哈10MW塔式電站有商業(yè)化規(guī)模以外,其它均為小型的示范和實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目。

2013年7月16日,青海中控德令哈50MW塔式太陽能熱發(fā)電站一期10MW工程順利并入青海電網(wǎng)發(fā)電,標(biāo)志著我國自主研發(fā)的太陽能光熱發(fā)電技術(shù)向商業(yè)化運(yùn)行邁出了堅(jiān)實(shí)步伐,填補(bǔ)了我國沒有太陽能光熱電站并網(wǎng)發(fā)電的空白。

(二)民營資本積極,浙江中控、首航節(jié)能領(lǐng)跑,中央企業(yè)后來居上

從當(dāng)前參與投資建設(shè)的主體看,民營企業(yè)領(lǐng)跑我國光熱發(fā)電市場,成為推動光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主力軍。浙江中控太陽能以自有資金投資建設(shè)了10MW水工質(zhì)塔式電站于2013年7月并網(wǎng)運(yùn)營(現(xiàn)已完成熔鹽改造);首航節(jié)能用自有資金投資建設(shè)了亞洲第一座可24小時(shí)發(fā)電的10MW熔鹽塔式電站,累計(jì)在光熱發(fā)電領(lǐng)域的投資已近10億元;其它如中海陽、天瑞星、濱海光熱等都用自有資金投入多年。

2014年,國家發(fā)改委核準(zhǔn)了我國首個(gè)光熱發(fā)電示范項(xiàng)目電價(jià),即中控德令哈10MW電站的電價(jià)為1.2元/kWh,這吸引了更多企業(yè)和資本開始關(guān)注并陸續(xù)進(jìn)入光熱發(fā)電行業(yè),更多項(xiàng)目投資商開始規(guī)劃投建光熱電站,對光熱發(fā)電行業(yè)的發(fā)展起到了很好的促進(jìn)作用。2015年9月,國家能源局發(fā)布《國家能源局關(guān)于組織太陽能熱發(fā)電示范項(xiàng)目建設(shè)的通知》,中國光熱發(fā)電示范項(xiàng)目建設(shè)啟動,中核、華能、大唐、華電、國電、國家電投、神華、中節(jié)能、中信等中央企業(yè)均有項(xiàng)目申報(bào)并入選,占據(jù)了入選的20個(gè)項(xiàng)目的半壁江山;民營企業(yè)中,中控、首航、中海陽、兆陽光熱、大成、博昱等光熱企業(yè)參與;外企中,BrightSource、Abengoa等也有上報(bào)。中央企業(yè)的加入,更加堅(jiān)定了對行業(yè)發(fā)展的信心。

(三)建設(shè)成本相對較低,90%以上設(shè)備可實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化

由于材料、人工、土建等成本低,據(jù)有關(guān)預(yù)測,同等條件下國外的光熱電站建設(shè)成本要比中國企業(yè)參與的情況下高30%。國內(nèi)建設(shè)成本相對較低的優(yōu)勢也為我國建造大規(guī)模太陽能光熱電站創(chuàng)造了有利條件。

2014年,國家能源局委托電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、中科院電工所及其它部門聯(lián)合對國內(nèi)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了調(diào)研。從調(diào)研的結(jié)果來看,全國光熱發(fā)電裝備的國產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到90%以上,一些部件具備了商業(yè)生產(chǎn)條件,太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成,具備了在國內(nèi)大規(guī)模推廣的基礎(chǔ)。

(四)示范項(xiàng)目和標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)重磅出臺,光熱發(fā)電開啟歷史轉(zhuǎn)折

2016年9月2日,國家發(fā)改委公布標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)為1.15元/kWh(含稅);9月13日,國家能源局發(fā)布《關(guān)于建設(shè)太陽能熱發(fā)電示范項(xiàng)目的通知》,共20個(gè)項(xiàng)目入選國內(nèi)首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目名單,總裝機(jī)容量1349MW。根據(jù)最新的國家能源局《太陽能利用“十三五”發(fā)展規(guī)劃(征求意見稿)》,“十三五”光熱裝機(jī)規(guī)模到2020年完成10GW。按當(dāng)前光熱電站建設(shè)每瓦30元的造價(jià)水平,短期1GW示范項(xiàng)目對應(yīng)300億元投資市場規(guī)模,而到2020年的10GW目標(biāo)對應(yīng)的總市場容量接近3000億元??紤]造價(jià)成本的降低因素,空間也可超千億元,我國光熱發(fā)電已經(jīng)開啟新的歷史轉(zhuǎn)折。

按照IEA預(yù)測,中國光熱發(fā)電市場到2030年將達(dá)到29GW裝機(jī),到2040年翻至88GW裝機(jī),到2050年將達(dá)到118GW裝機(jī),成為全球繼美國、中東、印度、非洲之后的第四大市場。以此推算,未來中國光熱市場有望撬動一萬億級資金。

三、太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

(一)光熱產(chǎn)業(yè)初期發(fā)展需倚重政策扶持

相對于火電、水電、光伏等發(fā)電形式,目前光熱電站投資成本很高,單位千瓦投資成本在4000~8000美元,具體取決于項(xiàng)目所在地太陽能輻照資源和容量系數(shù),而容量系數(shù)又取決于儲能系統(tǒng)規(guī)模、太陽能場規(guī)模。據(jù)我國內(nèi)蒙古鄂爾多斯的50MW槽式太陽能光熱發(fā)電特許權(quán)示范項(xiàng)目的工程報(bào)告顯示,該項(xiàng)目單位造價(jià)為2.6萬元/kW,幾乎是光伏發(fā)電造價(jià)的3倍,是火電的4倍。

鑒于前期投入大,發(fā)電成本高的特點(diǎn),光熱產(chǎn)業(yè)在發(fā)展初期離不開國家的各項(xiàng)扶持政策,政策與光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期的電站融資情況息息相關(guān)。政策支持力度越大,光熱發(fā)電項(xiàng)目的融資問題越好解決。

以美國為例,得益于美國能源部推行的貸款擔(dān)保計(jì)劃和ITC,美國的多個(gè)大規(guī)模光熱電站得以順利開工建設(shè)。貸款擔(dān)保計(jì)劃支持的光熱電站項(xiàng)目包括當(dāng)時(shí)世界上最大的塔式電站、最大的太陽能儲熱電站和最大的槽式電站。這些項(xiàng)目的建設(shè)加速了光熱發(fā)電成本下降,為光熱電站開發(fā)積累了經(jīng)驗(yàn),并為此后開工建設(shè)的光熱電站提供更快速、更高效的開發(fā)方案。盡管隨后貸款擔(dān)保計(jì)劃由于某些項(xiàng)目債務(wù)無法追回而被迫中止,使美國光熱電站開發(fā)商不得不從其他渠道尋求項(xiàng)目融資,如通過ITC獲得支持等。但已被支持的大規(guī)模電站運(yùn)行后,光熱電站的優(yōu)勢正在逐漸被證明,這無疑為光熱行業(yè)未來發(fā)展起到了良好的示范作用。

(二)光熱發(fā)電全面產(chǎn)業(yè)化需破解成本難題

政策扶持的意義在于為培養(yǎng)光熱產(chǎn)業(yè)生存能力和競爭力保駕護(hù)航,如果政策扶持未能促進(jìn)光熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)步和成本持續(xù)下跌,那么光熱產(chǎn)業(yè)很難擺脫對政府依賴,更難以獲得長足發(fā)展。以西班牙、美國為例,西班牙是采用固定FIT機(jī)制推動光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展,由于政府難以承受與日俱增的電力赤字,2012年西班牙取消了對新建光熱電站的電價(jià)補(bǔ)貼,同時(shí)要求征收7%能源稅,直接導(dǎo)致光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)遭遇斷崖式危機(jī)。ITC政策是美國支持太陽能發(fā)展的核心政策,投資太陽能發(fā)電可享受最高相當(dāng)于其投資額30%的聯(lián)邦稅收減免。美國的目標(biāo)是到2020年光熱發(fā)電能夠?qū)崿F(xiàn)無補(bǔ)貼上網(wǎng),度電成本(LCOE)下降至6美分/kWh。2015年,美國帶儲熱的光熱項(xiàng)目度電成本已被削減至13美分/kWh。

(三)光熱市場健康發(fā)展需發(fā)揮市場競爭機(jī)制

在光熱項(xiàng)目開發(fā)過程中,選擇最佳運(yùn)營商,優(yōu)化資源配置,形成富有競爭性的市場機(jī)制,才能賦予行業(yè)最大的降本動力,才能賦予發(fā)電成本更大的下降空間。近年來,新興市場在發(fā)展太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)時(shí)大多都采用了競爭性項(xiàng)目投標(biāo)制,即根據(jù)中標(biāo)電價(jià)的高低來決定各個(gè)項(xiàng)目最終的上網(wǎng)電價(jià)。競爭性投標(biāo)帶來競爭加劇,隨之帶來更低的LCOE和更優(yōu)惠的融資支持,這無疑會驅(qū)動光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

以南非為例,隨著技術(shù)進(jìn)步和越來越多的廠商加入競爭,南非光熱項(xiàng)目的中標(biāo)電價(jià)呈逐步下降的趨勢。第一輪光熱發(fā)電項(xiàng)目平均中標(biāo)電價(jià)為22美分/kWh,第二輪光熱發(fā)電項(xiàng)目平均中標(biāo)電價(jià)約為21美分/kWh。第三輪招標(biāo)中,由美國SolarReserve和沙特ACWA領(lǐng)銜組成的聯(lián)合體獲得了裝機(jī)100MW的Redstone塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目的開發(fā)權(quán),該項(xiàng)目的投標(biāo)電價(jià)為第一年12.4美分/kWh,剩余合同期內(nèi)收購電價(jià)為15美分/kWh,幾乎只是上兩輪光熱發(fā)電項(xiàng)目招標(biāo)電價(jià)的一半。

(四)光熱項(xiàng)目開發(fā)需以光伏為前車之鑒

同樣是得到政策支持的新能源產(chǎn)業(yè),光伏行業(yè)在過去的十年中經(jīng)歷了大起大落。這種劇烈波動的發(fā)展軌跡,凸顯了國內(nèi)光伏市場開發(fā)培育不足、生產(chǎn)能力過剩、產(chǎn)業(yè)鏈不健全等問題。2011年光伏標(biāo)桿電價(jià)政策出臺后,當(dāng)年光伏電站裝機(jī)容量同比增長超過700%。由此推測,隨著太陽能熱發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)的出臺,處在類似發(fā)展階段的光熱行業(yè)在多個(gè)政策的推動下也將迎來投資熱潮。此時(shí)最應(yīng)避免出現(xiàn)扎堆過熱現(xiàn)象,此前光伏產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能過剩便是前車之鑒。光熱產(chǎn)業(yè)投資需要結(jié)合地方資源,探索和試驗(yàn)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)性,謹(jǐn)慎選擇項(xiàng)目和技術(shù)路線,開發(fā)優(yōu)質(zhì)光熱資源。同時(shí)在產(chǎn)業(yè)上游的投資也同樣如此,防止產(chǎn)業(yè)依賴高額補(bǔ)貼盲目擴(kuò)張,避免出現(xiàn)產(chǎn)能過?,F(xiàn)象。從政府到業(yè)界都應(yīng)該從光伏行業(yè)曲折的發(fā)展歷史中吸取教訓(xùn),并且將相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用在光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的培育過程之中。

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