2022中国太阳能热发电行业蓝皮书

太阳能热发电(英文:concentrating solar power, 简称 CSP)是将太阳能转化为热能，通过热功转 换过程发电的系统 [1]。太阳能热发电前端采用太阳能集热、后端采用同步发电机组发电、配置大容量、 长周期、高安全的储热系统;其运行过程基本为:聚光器跟踪太阳将直射辐射光聚焦并反射至吸热器上， 加热吸热器内的传热流体，将太阳能转换为热能;热能可以直接与水换热产生高温高压的蒸汽驱动汽轮 发电机组发电，也可以被储存在储罐中，在需要发电的时候释放热能进行发电。

根据聚光形式的不同，目前国际上商业化应用的太阳能热发电主要包括塔式、槽式和线性菲涅耳式 (“耳”也被写成“尔”，以下简称:线菲式)等三种类型。其中，塔式为点聚焦，槽式和线菲式为线聚焦。

太阳能热发电的主要特点是能够实现 24 小时连续稳定发电。太阳能热发电配置长周期、大容量储 热系统，可以支撑机组在夜间或电网需要时低负荷长时不停机连续运行。在我国首批太阳能热发电示 范项目中，储热时长(满足汽轮发电机组满负荷运行的小时数)为 6 小时 ~15 小时不等。以单机容量 最大的两座光热电站为例，首航敦煌 100MW 塔式光热电站储电容量高达 1.1GWh，中船新能乌拉特 100MW 槽式光热电站储电容量 1GWh。以储热时长 7 小时的塔式光热电站典型周数据为例，热盐储罐 储满入夜后，机组可在 40% 负荷水平连续运行 14 小时。据国家太阳能光热产业技术创新战略联盟调研， 中广核德令哈 50MW 槽式光热电站在 2021 年 9 月 19 日至 2022 年 5 月 7 日期间连续安全运行 230.2 天; 中船新能乌拉特 100MW 槽式光热电站 2022 年 6 月 4 日 ~15 日，在 6 天多云的情况下，实现无停机连 续发电 12 天;青海中控德令哈光热电站也达到了连续运行 12 天 (292.7 小时 ) 的记录;首航高科敦煌 100MW 塔式光热电站最长不间断发电时长约 263 小时。

太阳能热发电配置的储能方式具有高安全性。目前商业化运行的光热电站所使用的熔盐为硝酸钾 和硝酸钠的混合物;自全球首个以熔盐为传热和储热介质的光热电站投运以来(1995 年，美国 Solar Two)投运以来，全球约 7GW 的太阳能光热电站装机 ( 储电容量超过 1000GWh) 均未发生过爆炸等安 全性事故。

太阳能热发电机组是能够发挥煤电机组作用的可再生能源发电方式。根据水电水利规划设计总院、 国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、电力规划设计总院、中国电力科学研究院联合开展的并网太阳 能热发电示范项目运行情况评估，光热发电具备响应快速性和同步支撑性，具备参与电网有功频率调节、 无功电压控制、低频振荡抑制等方面的能力。大部分光热电站最小技术出力可达约 15%~20%Pe(设 计出力)，优于常规燃煤机组;升负荷平均调节速率约为 1.5%~3%Pe/min，降负荷平均调节速率约为 2.5%~5%Pe/min，与常规燃煤机组的水平基本相同。在频率支撑方面，光热电站以同步发电机组并网， 可为系统提供惯量支撑，同时其前级换热效率高、响应快，具有参与电网调频的优势。在电压支撑方面， 光热发电站作为电压型支撑电源，能抵消由于风电、光伏发电并网造成的电网强度降低程度，对稳定电 网电压具有较好的支撑作用。在功角稳定支撑方面，光热电站具备热调节的快速性和同步发电机的同步支撑性，可以快速响电网需求，对于维持电力系统的功角稳定具有重要意义。