电规总院孙即红谈光热发电项目可研中的共性问题

9月12日，在由国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、中国工程热物理学会、中国可再生能源学会、中国电机工程学会主办，常州龙腾光热科技股份有限公司联合主办，北京奥普科星技术有限公司和河北道荣新能源科技有限公司共同协办，北京首航艾启威节能技术股份有限公司、中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司和江苏联储能源科技有限公司等单位大力支持的第四届中国太阳能热发电大会上，电力规划设计总院（简称电规总院）发电工程部主任工程师、教授级高级工程师孙即红女士作了题为《光热发电项目可研评审中的共性问题》的主题报告。她根据电规总院评审过的太阳能光热发电项目可行性研究报告，对太阳能光热发电项目可研评审中的共性问题进行了梳理。以下对她的报告主要内容进行分享：

一、我国光热发电的现状

1、国内建成的光热发电项目和试验项目　　

截至2017年，中国光热发电的建成总装机达到43MW。2018年6月25日，全球首座水工质传热固态混凝土储热光热电站——华强兆阳15MW类线性菲涅尔光热电站顺利完成混凝土储热系统60小时连续稳定发电测试。

2018年5月22日，北京首航艾启威节能技术股份有限公司发布公告称，首航节能与法国电力公司、EDF（中国）投资有限公司针对首航敦煌10MW光热电站实施超临界二氧化碳发电示范电站合作研究。

2、首批光热发电示范项目的批复情况

2016 年9月14日，国家能源局发布《关于建设太阳能热发电示范项目的通知》（国能新能[2016]223 号），公布第一批太阳能热发电示范项目名单。

首批太阳能热发电示范项目分布在青海、甘肃、内蒙、新疆、河北。《通知》明确，“十三五”期间，光热发电项目均纳入国家能源局统一管理，只有进入示范项目名单的项目方可享受国家电价补贴。

2018年3月，国家能源局发布《关于光热发电示范项目建设有关情况的通报》，首批20个项目中16个项目承诺继续建设，4个项目退出，2019年12月底前投产的有14个项目，2020年12月底前投产的有2个项目，总装机容量调整为101.4万千瓦。

2018年5月22日，国家能源局下发《关于推进太阳能热发电示范项目建设有关事项的通知》，重点明确要建立电价退坡机制、建设内容调整机制、项目退出机制三项工作机制和失信惩戒等制度，确保发挥首批项目的行业示范引领作用。

截至目前，首批太阳能热发电示范项目共计9个在实际建设中，总装机550MW。

3、青海省海西州多能互补集成优化示范基地项目

该项目包含风电场、光伏电站、光热电站、储能电站、330千伏汇集站和国家级多能互补运行控制中心6个部分。风电、光伏、光热、储能作为一个电站整体，通过采用联合调度技术，可以有效解决用电高峰期和低谷期电力输出的不平衡问题，提高能源利用效率，优化新能源电力品质，增强电力输出功率的稳定性，提升电力系统消纳风电、光伏发电等间歇性可再生能源的能力和综合效益。

4、光热发电基地的规划

甘肃玉门、阿克塞，新疆哈密，内蒙古阿拉善盟、新疆兵团、青海省格尔木等地方政府对光热发电非常重视，都开展了相应的光热发电基地的规划工作。

二、电规总院评审的光热发电项目 

电规总院参与评审的光热发电项目总计32个，其中首批光热发电示范项目中有13个，非首批示范项目有19个。

三、光热发电项目可研评审中的共性问题

1、可研阶段的主要工作及内容深度要求

（1）落实建厂条件

包括太阳能资源、土地资源、水资源、辅助燃料、接入系统等。

（2）确定工程方案

主要工艺系统、供排水系统、电控系统、消防等。

（3）进行投资估算和财务分析

能源领域行业标准制《太阳能热发电厂可行性研究报告内容深度规定》送审稿已于2018年6月审查，报批稿现已上报。该可研报告主要包括以下章节：

• 1.概述； 

• 2.太阳能资源； 

• 3.电力系统； 

• 4.热负荷（如有）； 

• 5.厂址条件； 

• 6.工程方案设想； 

• 7.环境保护与水土保持；

• 8.职业安全与职业卫生； 

• 9.资源利用； 

• 10.节能分析；

• 11.人力资源配置；

• 12.施工组织；

• 13.投资估算及财务分析；

• 14.风险分析；

• 15.经济与社会影响分析；

• 16.结论与建议； 

• -- 附图、附件 

2、 太阳能资源 

太阳能资源数据中的法向直射太阳辐射（DNI）值是光热发电技术方案选择及经济评价的重要依据。关系到工程设计参数的选择、工程运行期发电量、工程运行效益的计算等。

（1）卫星数据的可靠性、代表性

数据来源，NASA、Meteonorm、SolarGIS等；一般应是最近10年逐时DNI、风速和气温数据等卫星数据。 

（2） 厂址附近地面实测数据的收集、分析

一般至少是一个完整年，与卫星数据有同期性。 

（3）地面实测数据对卫星数据的订正

利用实测与同期卫星数据的相关性分析，对近10年卫星逐时DNI数据进行订正。 

（4）典型太阳能年的选取方法-月值组合法 

参考国外工程及光伏工程，根据历年各月太阳直接辐射量数据，统计出累年逐月平均太阳直接辐射量，从多年逐年各月中，选择最接近累年逐月平均太阳直接辐射量的月份作为代表月，组成工程典型太阳能年。

（5）典型太阳能年的选取方法-年值月值综合法 

依据《电力工程气象勘测技术规程》（DL/T 5158-2012）规定，根据逐年逐月太阳辐射资料统计累年逐月平均太阳辐射量，选择年平均太阳辐射量接近累年年平均太阳辐射量、且逐月DNI值应可能接近多年逐月平均值的某年作为典型太阳年。 

3、 厂址条件 

（1）与当地城乡规划体系规划、专项规划的协调性 

光热发电项目用土地面积大，应避让军事设施、矿产资源、文物保护、风景名胜与生态保护区、饮用水源保护区、飞机场等。 

（2）土地性质 

 牧草地、宜林地、戈壁、荒漠、国有未利用土地，并充分了解当地政府主管部门对光热发电项目的用地政策。 

（3）厂址坡度 

相同机组容量，但不同的聚光集热方式，对土地面积和地表形态的要求是不同的。标准槽式聚光集热回路要求南北坡度小于1%，有的可以到1.5%。因此，对于南北坡度较大的场地不适合建设槽式光热电站。通过大规模挖、填土方，形成多级台阶的方式建设槽式光热电站，对地表形态破坏严重，也增大了工程投资，要尽可能避免。 

（4）可行性研究阶段应具备的附件

•  具有管理权限的城乡规划主管部门原则同意项目建设选址的文件或建设项目选址意向书； 

• 具有管理权限的国土资源主管部门同意项目建设用地的文件，项目拟用地为草原或林地，应取得相关主管部门的同意文件； 

• 具有管理权限的文物主管部门关于厂区、进厂道路等范围内无文物保护单位的文件。

•  位于军事设施、通信电台、自然保护区等附近，应取得相关主管部门同意的文件；压覆已查明重要矿产资源的项目，应签订补偿协议，并按规定办理压覆矿产资源审批和登记手续；塔式太阳能热发电厂厂址位于机场附近，应取得机场主管部门同意的文件。

• 厂址内有拆迁工程应取得相应主管部门同意拆迁的文件，文件中应明确赔偿费用。 

4、 全厂主要工艺系统容量配置 

（1）装机容量的选择 

近期国际上的光热发电项目单机容量大多数都在100MW以上。从我国后续的光热发电项目前期工作看，选择100MW机组的占比，明显高于第一批项目。提高机组容量对于降低单位千瓦工程投资，从而降低发电成本是有利的。 

（2）聚光集热系统规模与储热系统容量的优化 

利用模拟计算软件，以上网电价最低为原则，对聚光集热系统规模与储热系统容量在典型太阳年气象条件下进行模拟优化计算，并提出聚光集热系统规模优化专题报告，绘制聚光集热系统规模、储热时长和发电成本的关系曲线。 

（3）绘制典型日能量效率曲线 

建议绘制典型日（春分、夏至、秋分、冬至）前后三天曲线，制定运行策略。如典型日资源数据不好，可以在前后几天范围内找资源数据好的进行绘制。

（4）统计逐日及逐月发电量 

了解不同季节每天发电小时数，制定检修计划；统计极端连续天数，判断典型太阳年中该月气象数据的合理性，并制定相应对策；计算全年弃光率。 

5、汽轮机选型 

汽轮机发电机组在整个光热电站里投资比重比较低，基本3%左右，但是，如果它的效率高出1个百分点，全年发电量就高出2%左右，对经济效益影响非常大。因此，要尽可能选用高效的汽轮机。

合理选择汽轮机主要有以下几点

（1）额定功率工况的定义

IEC 60045-1（平均排汽背压定义机组铭牌）和GB5578-2007（夏季排汽背压定义机组铭牌）。 

（2）进汽参数的选取

在吸热介质温度确定的条件下，尽可能提高轮机的进汽温度和进汽压力，以提高机组效率。 

（3）性能考核工况

额定功率工况、热耗验收工况、夏季超压满发工况。 

6、空冷系统选型 

（1）空冷系统的型式

分为机械通风直接空冷系统和表面式凝汽器间接空冷系统两大类。光热发电项目，机组需要每天重复进行启动、停机。在冬季时，为满足机组空冷系统防冻要求，直接空冷系统相比间接空冷系统更具优势。 

（2）空冷系统规模的优化

优化方法同与燃煤机组，按微增功率法优化机组的额定背压和直接空冷系统规模。但由于光热发电的上网电价是同一地区燃煤发电的4倍多，而空冷系统的单位造价则是相同的，因此，优化出的空冷系统面积要比燃煤机组大得多。

（3）空冷凝汽器迎面风速的优化

降低迎面风速，降低厂用电率，增加上网电量。 

7、光热发电工程的投资分析 

以国内某导热油槽式光热发电项目为例，熔盐储热时长9h，各项占静态投资见下图：

以国内某熔盐塔式光热发电项目为例， 熔盐储热时长12h，各项占静态投资见下图：

8 、主要技术经济指标

能源领域行业标准制《太阳能热发电厂可行性研究报告内容深度规定》送审稿，光热电站的主要技术经济指标：工程静态投资、工程动态投资、单位千瓦静态投资、单位千瓦动态投资、单位电量静态投资、单位电量动态投资、年发电量/年供电量/年供热量、机组年利用小时数、年均光电转换效率、年均机组并网运行厂用电率、年均机组离网厂用电率、设计耗水指标及主要财务指标（项目投资财务内部收益率、资本金财务内部收益率、投资各方财务内部收益率、投资回收期、上网电价等）。

9、光热发电工程的成本及电价趋势预测

目前，我国光热发电项目的工程造价在2.5—3万元/kW。《中国电力发展报告2017》中将2017年单位投资30000元/kW、电价1.15元/kWh（含税）作为起始点进行预测的结果如下图所示：

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