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全球太阳能热发电产业现状与前景展望

2016/9/21 5:00:00

  在全球能源供应清洁化、低碳化趋势的背景下,太阳能热发电(简称“光热”)因兼具环保性、稳定性、可调节性和易于并网等特点,近年来发展步伐迅速。目前,全球范围内已经掀起了新的光热投资和建设热潮,光热发电总装机规模持续上升,光热发电行业呈现出一派蓬勃发展的繁荣景象。

  ●国际太阳能热发电产业发展总体概况

  (一)全球太阳能热发电产业发展状况

  全球太阳能热发电市场呈现出美国、西班牙装机总量领跑,新兴市场装机开始释放,整个产业全球范围蓬勃发展的局面。粗略算来,截至2015年12月底,全球已建成投运的光热电站装机容量已接近5吉瓦。

  全球太阳能热发电产业现状与前景展望

  (二)世界各国太阳能热发电发展状况

  丰富的太阳能资源是发展太阳能热发电的首要条件。太阳能辐射强度和日照时间最佳的区域包括北非、中东地区、美国西南部和墨西哥、南欧、澳大利亚、南非、南美洲东、西海岸和中国西部地区等,目前全球在运、在建和规划发展的光热发电站都位于上述国家和地区。

  1.各国在运太阳能光热发电站装机规模截

  至2015年12月底,西班牙在运光热电站总装机容量为2300兆瓦,占全球总装机容量近一半,位居世界第一;美国第二,总装机量为1777兆瓦;两者合计光热装机超过4吉瓦,约占全球光热装机的88%。其后是印度、南非、阿联酋、阿尔及利亚、摩洛哥等国。中国截至2015年底已建成光热装机约14兆瓦,其中最大为青海中控德令哈50兆瓦太阳能热发电一期10兆瓦光热发电项目,其他项目多不足1兆瓦。

  2015年,全球太阳能热发电新增装机容量主要来自于摩洛哥、南非和美国,新兴市场的装机增长首次超过美国和西班牙两大传统市场。

  2.各国在建太阳能光热发电站装机规模

  截至2016年2月底,全球在建太阳能光热发电站装机容量约1.4吉瓦。其中摩洛哥在建装机容量最高,达350兆瓦;中国在建装机容量位居第二位,为300兆瓦(与国内统计数据略有出入);印度在建项目的装机容量达278兆瓦,位居第三位;其后是南非、以色列、智利等国。

  3.各国规划建设太阳能光热发电站装机规模

  南非:到2030年,将实现1200兆瓦光热发电的装机目标。摩洛哥:计划到2020年太阳能发电装机达到2吉瓦,太阳能发电量占全国总用电量的14%。印度:2022年达到175吉瓦,其中100吉瓦为太阳能。沙特:2032年实现41吉瓦太阳能发电装机的发展规划。阿尔及利亚:计划到2030年完成5吉瓦风电和2吉瓦光热发电、13.5吉瓦光伏装机。埃及:2008年规划到2020年实现20%的可再生能源电力生产目标,其中2.2%来自光伏和光热发电。

  ●太阳能热发电主要技术和代表性电站介绍

  (一)太阳能热发电主要技术

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  太阳能热发电,通常叫做聚光式太阳能发电,通过聚集太阳辐射获得热能,将热能转化成高温蒸汽,蒸汽驱动汽轮机发电。按照太阳能采集方式主要可划分为槽式发电、塔式发电和碟式发电。粗略统计,截至2016年2月,在全球建成和在建的太阳能光热发电站中,槽式电站数量最多,约占建成和在建光热电站总数的80%,塔式电站占比超过11%,碟式电站最少,占比不足9%。

  (二)代表性电站

  1.西班牙Andasol太阳能光热发电站。Andasol太阳能光热发电站是欧洲第一个商业运行的太阳能槽式导热油电站,由三个50兆瓦装机的项目组成。Andasol1号电站开建于2006年7月,2009年3月实现并网投运。Andasol槽式电站是全球首个配置了大规模熔盐储热系统的商业化光热电站,增加了7.5小时的储热系统,此后西班牙很多槽式电站的储热容量设置都为7.5小时。

  2.西班牙Gemasolar太阳能光热发电站。Gemasolar太阳能光热发电站装机容量达19.9兆瓦,于2011年5月开始试运行。作为全球首个将塔式系统和熔盐传热储热介质结合的商业化光热电站,

  Gemasolar储热系统可在没有阳光的情况下持续发电15小时,成为熔盐型塔式光热发电技术发展的重要里程碑。

  3.美国Solana太阳能光热发电站。Solana太阳能光热发电站于2010年底开始建设,2013年完工,是当时世界上最大的槽式电站,也是美国第一个带熔盐储热的太阳能光热发电站。

  4.美国Ivanpah太阳能光热发电站。Ivanpah太阳能光热发电站2014年2月投产,总规划容量为392兆瓦,由三座塔式电站构成,占当时美国总投运光热电站装机容量的30%左右,也是全球目前最大规模装机的光热电站。

  5.美国CrescentDunes太阳能光热发电站。CrescentDunes太阳能光热发电站装机容量110兆瓦,是全球第一个大规模采用熔盐塔式光热发电技术的电站。该项目的投运证明塔式熔盐技术在100兆瓦级大型电站上应用的可靠性,是熔盐型塔式光热发电技术发展中跨越性的一步。

  6.摩洛哥Noor系列太阳能光热发电站。Noor系列太阳能光热发电站是摩洛哥首个大型商业化光热发电项目,光热发电总装机容量高达510兆瓦。装机160兆瓦的一期工程Noor1槽式电站已于2016年2月正式投运。

  ●国际典型太阳能热发电政策形势分析

  不同国家和政府采取各种扶持政策,快速推动了太阳能热发电行业的发展。这些政策主要包括上网电价补贴(即FIT,给予每度可再生能源上网电力以特定的价格补贴额度)、购电协议(即PPA,规定电力公司以何种价格和规则收购可再生能源发电量)、可再生能源配额制(即RPS,政府给电力公司分配任务指标,要求电力中必须有一定比例来自于可再生能源)或可再生能源投资比例限定、贷款担保、税收优惠等。

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  (一)西班牙:FIT补贴政策

  西班牙是第一个采用FIT补贴机制促进光热发电产业发展的国家,2002年曾对光热发电上网电价补贴0.12欧元/千瓦时,但由于补贴力度不够,成效甚微。2007年西班牙政府颁布《对可再生能源的FIT补贴》,提供了两种补贴方式供国内光热电站运营商选择,即固定的上网电价补贴,或者市场电价加上额外补贴,补贴期限为25年。

  由于经济危机和电力过剩,2009年,西班牙政府对《对可再生能源的FIT补贴》进行了修订,“市场电价+额外补贴”被取消。2012年西班牙政府迫于财政危机取消了对新建光热电站和原有电站辅助燃气发电部分的电价补贴,同时加征7%的能源税。2013年,FIT补贴被废除。2014年5月,《关于可再生能源发电的皇家法令413/2014》发布,因为新法案被指进一步损害到太阳能行业利益,西班牙的光热产业发展情势急转直下。2012年西班牙新增装机容量为1吉瓦,2014年新增装机仅为150兆瓦,2015年已基本没有新开工的光热电站。

  较高的FIT补贴虽然带动了西班牙光热发电装机跨越式增长,但未能引导产业向更低电价成本的方向发展。这也是该补贴机制缺陷之所在,即难以促进光热发电技术进步和成本持续下跌,因为如果现有技术水平已经可以保障项目显着收益的话,开发商推动技术革新的动力就相对减弱。

  (二)美国:贷款担保和投资税收减免

  美国采用强制性产业推动政策RPS,规定电力公司必须与可再生能源发电公司签署PPA,保证按照PPA价格购买可再生能源电力。美国还围绕着RPS制定了一系列激励政策,包括能源部贷款担保计划和太阳能投资税收减免(ITC)等,以推动光热产业发展。

  据统计,美国能源部贷款担保计划共支持了5个光热发电项目,总计获支持额度为58.35亿美元,总支持装机容量达1282兆瓦。但是只有少量具有重大意义的项目才能获得贷款担保支持;同时贷款担保计划也存在无法追回债务的风险。

  ITC政策是美国2005年出台的意向支持太阳能发展的核心政策,投资太阳能发电可享受最高相当于其投资额30%的联邦税收减免。由于ITC政策以项目实际投运日期核算,政策终止期限为2016年年底,而美国光热电站的建设周期通常在两年左右,并且100兆瓦级以上电站的耗时更长,因此2014年后美国几乎无新的大规模光热电站开建。

  美国的目标是到2020年光热发电能够实现无补贴上网。美国能源部规划到2020年将光热项目的度电成本由2010年的21美分/千瓦时下降至6美分/千瓦时。截至2015年,美国带储热的光热项目的度电成本已被削减至13美分/千瓦时。

  (三)以南非为代表的新兴市场:竞争性项目投标制

  新兴市场在发展光热发电产业时大多采用的是竞争性项目投标制,即根据中标电价的高低来决定各个项目最终的上网电价。竞争性投标带来竞争加剧,随之带来更低的LCOE和更优惠的融资支持,这无疑会驱动光热发电产业进一步发展。

  以南非为例,2011年南非能源部发布可再生能源独立电力生产采购计划(REIPPPP),实质就是竞争性项目招标制。招标过程中,投标电价的高低是决定开发商能否中标的主要标准,所占权重高达70%;但非价格评价标准仍占30%的权重,包括国产化率、技术水平、项目开发商的过往业绩等。

  随着技术进步和越来越多的厂商加入竞争,南非光热项目的中标电价呈逐步下降的趋势。第1轮光热发电项目平均中标电价为22美分/千瓦时,第2轮光热发电项目平均中标电价约为21美分/千瓦时。第三轮招标中,由美国SolarReserve和沙特ACWA领衔组成的联合体获得了装机100兆瓦的Redstone塔式光热发电项目的开发权,该项目的投标电价为第一年12.4美分/千瓦时,剩余合同期内收购电价为15美分/千瓦时,几乎只是上两轮光热发电项目招标电价的一半。

  ●全球太阳能热发电产业前景展望

  IRENA预测,至2025年,槽式光热发电技术LCOE将下降至90美元/兆瓦时,塔式光热发电技术的成本将下降至80美元/兆瓦时。国际能源署2014年发布的《光热技术发展路线图》预测,到2050年全球光热装机将达982吉瓦,贡献全球11%的电量供应。2016年2月,由欧洲太阳能热发电协会、国际绿色和平组织和SolarPACES三方共同发布的《全球光热发电市场2016年展望报告》预测,光热发电到2030年将可满足全球6%的电力需求,到2050年这一比例将升至12%。

  多方预测的数据尽管存在差异,但基本已向我们展现出太阳能光热发电产业未来的发展趋势。太阳能光热发电产业以其广阔的市场前景和巨大的发展潜力,必将成为未来新能源产业应用的重点,并将在未来能源革命中扮演越来越重要的角色。


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