CSPPLAZA光热发电网讯：6月13日，2023中国国际光热大会暨CSPPLAZA第十届年会在浙江杭州盛大召开，山东电力建设第三工程有限公司首席工程师、工程咨询院副院长、光热研究中心主任王仁宝出席会议并带来主题报告《光热综合能源供应技术应用实践》。

图：王仁宝

光热综合能源供应背景

▋能耗结构

王仁宝指出，在工业生产中工艺用热占到总能耗的70%，且大部分由天然气和石油等化石能源提供，下表列出了各工艺加热及发电用热场景和温度范围：

▋光热供能优势

从能量转换角度来看，太阳能到热能转换系统的年光热转换效率（30%~55%）远高于太阳能到电力年光电转换效率（15%~17%）。因此，太阳能热系统被认为是工业热应用很有吸引力的解决方案之一。

▋主要供能场景

国外学者在分析了西方工业国的太阳能热潜力后，认为太阳能热利用最有前途的行业包括石油开采上游和下游产业、食品和饮料加工、制药等。

王仁宝阐述，太阳能热利用就是用太阳能集热器将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。按利用的温度不同分为太阳能低温(<100℃)利用、中温(100～250℃)利用和高温(>250℃)利用。应用领域已从提供生活热水向采暖、石油开采、干燥、锅炉等工农业诸多领域扩展。

图：太阳能高中低温领域利用

其中，王仁宝特别强调了高温领域应用，可为工业脱碳提供高参数能量来源，具体体现为以下几个方面：

1.为石油、稠油开发提供高温、高压蒸汽提供能源来源；

2.为高温热法海水淡化提供能量来源；

3.为高温热解/电解制氢提供能量来源，水通过吸收太阳能分解产生氢气，为“绿氢”（可再生能源制氢，制氢过程无碳排放）的重要来源；

4.为钢铁、水泥等有高温需求的高耗能工业，提供能源来源，为工业脱碳提供能量来源。

商业化应用

▋案例1—澳大利亚Sundrop沙漠农场项目

澳大利亚Sundrop沙漠农场项目位于澳大利亚奥古斯塔港附近，是全球第一个基于CSP技术的商业化综合能源工程，同时也是世界上第一座利用光热+海水淡化+发电+温控温室来运营的沙漠农场。

Sundrop农场占地约20万平方米，坐落于澳洲南部靠海的沙漠。所在地属热带沙漠气候和地中海气候的过渡地带，夏季炎热干旱，冬季温和湿润，并不适宜农场作物生长。然而，Sundrop农场却能很好地适应这种沙漠干旱的环境，原因在于采用了光热系统，可为农场提供电力和供暖，同时驱动海水淡化装置制造农场所需的淡水。

Sundrop农场光热综合能源项目自2015年10月开始建设，2016年6月开始调试，2016年10月满负荷并网投运，至今运行情况良好。

Sundrop农场光热综合能源项目相关数据

图：Sundrop农场光热综合能源项目鸟瞰图

作为全球首个无土壤、无农药、不使用化石燃料或地下水的农业系统，其成功运行标志着可再生能源将更全面地被利用。

该项目镜场采用SEPCOIII小型定日镜技术，聚光集热系统产生的高温高压蒸汽一部分进入储热系统，一部分进入背压式汽轮机发电为农场提供电力，同时蒸汽为海水淡化系统提供热源。

▋案例2—西藏扎布耶源网荷储一体化综合能源供应项目

“西藏扎布耶盐湖绿色综合开发利用万吨电池级碳酸锂项目”由西藏矿业发展股份有限公司投资建设，位于仲巴县境内。扎布耶盐湖总面积为235 平方公里，湖面海拔4422 米，为全球第三、亚洲第一百万吨级锂矿盐湖。

西藏扎布耶源网荷储一体化综合能源供应项目采用“光热+光伏+储能”技术路线，可为上述项目提供能源，保障碳酸锂加工厂连续生产供能需求。该项目位于西藏自治区日喀则市仲巴县以北扎布耶盐湖东南侧，地处海拔4500米的青藏高原，是全球首个在高海拔地区，实现清洁能源孤网运行综合供能的先行先试的“珠峰”项目。

西藏扎布耶源网荷储一体化综合能源供应项目所在地光资源丰富，年均水平总辐射量（GHI）>2000 kWh/m2，属全国最丰富区；年均法向直接辐射量（DNI）>2700 kWh/㎡，非常适合建光热、光伏电站。

据王仁宝介绍，整个能源站由光伏电站、光热电站、电化学储能三部分组成。

图：项目配置相关数据

光热部分采用槽式光热发电技术，容量为40MW。该项目由山东电力建设第三工程有限公司和中国船舶重工集团有限公司联合建设，光热系统储热容量可达1915兆瓦时，熔盐储热时长可达16小时。

王仁宝向与会来宾分享了该系统的运行逻辑，如下：

—白天工况光伏满发，为碳酸锂厂供电，多余电力进入电化学储能；光热低负荷运行，为碳酸锂厂供汽；

—夜间工况光热满发，为碳酸锂厂供电的同时供汽；

—配置解耦蒸汽发生器，汽轮机抽汽不足时来自镜场或储热系统的热量直接为碳酸锂厂蒸汽。

机遇与挑战

▋机遇

2020年9月，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论的讲话中提到：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。

图：2021-2022年光热相关鼓励政策

2023年3月20日国家能源局发布了28号文-《关于推动光热发电规模化发展有关事项的通知》，要求全国光热发电每年新增开工规模达到300万千瓦左右，规划百万千瓦、千万千瓦级光热发电基地，率先打造光热产业集群。

上述一系列政策为光热行业指明了方向，极大地推动了光热发电产业的发展。

▋挑战

光热机遇井喷的同时也面临着新的挑战。

（一）工业脱碳进程较慢

据国际能源局统计，电力行业脱碳速度最快，工业生产脱碳进程相比电力行业要慢大约10-20年。工业脱碳速度较慢的主要原因是在制造钢、铁、水泥、石灰、化学品和铝等材料的高温工业过程中，存在清洁能源替代技术不成熟、投资风险大等问题。

（二）工业用热参数较高

工业生产主要以热需求为主，光热在工业脱碳领域具有天然的技术优势。目前全球碳排放最大的生产行业包括金属冶炼、水泥生产等，所需反应温度均高于熔盐储热的温度（565℃），光热系统需要开发耐高温的储换热介质以应对新的挑战。

资料来源：国际能源署

上图所示为，截至2050年，每五年主要经济部门对全球二氧化碳排放量的预计贡献，以及工业排放量占总排放量的份额。

最后，王仁宝总结，光热技术具有光热转换效率高、安全、无污染等优势，在减碳的大背景下，光热产业面临巨大的历史机遇，已逐步涉足发电、工业热利用、海水淡化、供暖、石油开采和生态农业等行业，发展前景广阔。同时，光热也面临诸多挑战，如发电成本较高，储换热温度低于工业用热需求等。未来光热综合利用技术将朝着高参数、高效率、高可靠性、低成本方向持续发展。

SEPCOIII光热技术

山东电力建设第三工程有限公司（以下简称“SEPCOIII”）成立于1985年，是中国电力建设集团全资A级子公司，是以EPCO、EPC等方式承包各类型电站、海水淡化、基础设施等工程建设为主，广泛涉足电力与金融投资、设计咨询、设备制造与租赁、国际物流与贸易、调试运行、休闲旅游等多个领域的综合性建设集团。

SEPCOIII设有青岛总部和迪拜公司，可为客户提供从项目可研到融资、勘探、策划、设计、采购、施工、调试、运行维护、检修改造等一揽子解决方案。 

图：相关荣誉

SEPCOIII连续8年入选美国《工程新闻记录》（ENR）“250强国际总承包商”榜单，2014年位列第58位。近年来，公司被评为“中央企业先进集体”，荣获“全国五一劳动奖状”。

图：相关业绩

图：公司组织机构

SEPCOIII打造了完整的光热技术EPCO产业链，通过不懈的努力，积累丰富理论与实践经验。涵盖镜场成套设备及技术、设计、采购、施工、调试到运维各环节的项目任务。项目执行过程中，E、P、C、O各环节能够紧密衔接，在项目前期提前介入，统筹安排，并进行各环节的经验反馈，形成EPCO的完整闭环，为工期控制、性能风险把控、机组可靠稳定运行、故障高效处理以及项目的成功投产提供了强有力保障。

王仁宝介绍，光热电站的设计工作主要由工程咨询院承担，该院具有甲级设计资质及丰富的国际电力工程设计、咨询经验，标准规范与国际接轨，从业人员近400人。已参与摩洛哥、南非红石、西藏扎布耶等多个项目前期及施工图设计工作，并参与了多个国内外光热项目的投标、咨询、可研等工作。

此外，SEPCOIII整合全球优势资源，同国际知名光热技术企业和设备厂家建立了长期战略合作关系。2019年，完成了对拥有丰富塔式光热技术经验的美国 eSolar公司镜场技术包收购工作，成为该技术唯一所有人。

SEPCOIII镜场技术自2007年开始研发，经过多年的技术迭代，具备高可靠性、低成本、高精度等特点。SEPCOIII全面掌握了塔式太阳能光热发电关键技术，并进一步实现核心装备国产化，持续推广光热综合能源供应领域应用。

目前，镜场技术已成功应用于美国兰卡斯特、印度拉贾斯坦邦、澳大利亚奥古斯塔港等多个项目，运行效果良好。