聚光太阳能发电是使用光学装置汇聚太阳辐射能,投射到集热管道,加热管内工质,借助工质传递热量加热循环水产生推动汽轮机蒸汽,蒸汽机带动发电机发电的发电方式。聚光太阳能发电(Concentrating Solar Power,简称CSP),准确地说应该是"聚光太阳能热发电" 。它是继风能、光电池之后,已经开始崭露头角,有望成为解决能源匮乏、应对气候变暖的有效技术手段。
聚光太阳能发电与太阳能光伏发电不同,太阳能电池使用太阳电池板,利用光伏效应,将太阳辐射能直接变成电能。在国内已经已建成多处光热电站应用此技术,尤其在西北地区。在美国的吉尔伯特·科恩,在美国内华达州建造极具规模的聚光太阳能发电站,已经成功地为拉斯维加斯供应22兆瓦的电力能源。
国际能源署(IEA)下属的SolarPACES、欧洲太阳能热能发电协会(ESTELA)和绿色和平组织的预测则较为温和,认为CSP到2030年在全球能源供应份额中将占3%-3.6%,到2050年占8%-11.8%,这意味着到2050年CSP装机容量将达到830GW,每年新增41GW。在未来5-10年内累计年增长率将达到17%-27%。
图表:CSP在全球能源供应份额占比

数据来源:中研网整理
电池存储量可能会逐渐赶上光热储能,因为有大量公用事业规模的电池存储项目,尤其是在美国。但这并不是因为电池储能已经足够便宜,可以与光热存储竞争。而是因为光热的部署受地理位置限制。
光热电站一年四季都需要高强度的日照才能实现经济运行。这将部署范围限制在“太阳带”地区,例如美国西南部,欧洲南部,中东和北非,南部非洲,拉丁美洲部分地区,中国部分地区和澳大利亚。光热的全球市场规模还不到光伏的半个百分点,并且受地域的限制。光伏明显完胜光热,那为什么还要这么不识趣,坚持投资光热?
随着电网中可再生能源的占比越来越高,储能将成为实现进一步脱碳的关键因素。同样,即使总装机只占光伏很小的一部分,光热行业在降低成本方面也几乎跟上了光伏的步伐。
2019年,全国新增太阳能发电站装机30.11GW,同比下降31.6%,其中集中式光伏新增装机17.91GW,同比下降22.9%;分布式光伏新增装机12.20GW,同比下降41.8%。
太阳能发电站规模约4.69吉瓦,太阳能在光资源较好、上网条件好、政策条件好的地区,已累计锁定了约15吉瓦的优质自建太阳能光伏发电的项目规模,储备了约1.6吉瓦的优质光伏发电收购项目,为太阳能发电站可持续发展提供了有力的保证。从全国范围来看,光伏平价上网项目的门槛为3.25元/W。
位于阿尔伯克基州N.M.的Sandia国家实验室是世界上第一个聚光太阳能塔技术研究中心,已经运行了40多年。目前,大多数商业电站都是在Sandia熔盐技术早期研究和开发的基础上建立起来的。据媒体统计,在过去的两年里,美国能源部已经宣布了约2亿美元用于CSP研究,旨在解决包括降低CSP成本、开发更新更小的涡轮机发电、整合储能等在内的各种挑战,并探讨聚光收集器、接收器、蓄热、传热流体和动力循环子系统,推进最先进的技术。通过这些研究,美国正在投资于提高电网对太阳能技术的可承受性、可靠性和性能。
预计到2030年CSP12小时能量存储目标每千瓦时0.05美元
美国国家可再生能源实验室于2019年1月发布的《2030年可持续发展计划》报告对这些目标进行了深入讨论,并发布了《第三代CSP技术路线图》。CSP通过使用热存储来按需提供太阳能,有助于解决与太阳能波动性相关的并网挑战。反映了可调度太阳能的增加值,2030目标是实现六小时以下储能CSP电站成本下降到每千瓦时0.10美元,CSP最低负荷12小时能量存储的目标是每千瓦时0.05美元。
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