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光热电站度电成本及下降路径分析

2016.02.19 来自:CSP Focus

以研发提升价值链、以工业化拉动组件成本下降,以规模化推动规模经济效应的实现,光热发电的未来成本走向决定于此。光热发电的成本具有显著的规模效应,规模越大,成本越低。


据估算,光热电站单位千瓦投资成本在4000~9000美元,具体取决于项目所在地太阳能辐照资源和容量系数,而容量系数又取决于储能系统规模、太阳能场规模。此前研究认为,光热发电随着安装规模的扩大,单位成本按照10%的曲线下降(也就是说,装机规模每翻一番,单位成本下降10%)。目前在美国建设一个聚光光热电站的平均成本超过4000美元/KW。例如,Acciona Energy在美国内华达州博尔德市建设的64MW太阳能光热电站,其总投资达2.6亿美元,平均成本约为4100美元/KW。不过系统的开发人员坚信随着设计上的逐步改进,建设成本会显著降低,使得光热发电与传统的发电方式成本相比具有竞争力。


在国内来说,如果投资成本控制在每千瓦1万元以内,发电成本将会接近目前的风电电价,如果投资成本在每千瓦1.5万-2万元,发电成本大约为1元-1.5元/度。如果光热发电产业开始步入正轨,并经历数个项目的开发,成本下降空间巨大。


图:常见能源形式的建设与发电成本比较(来源:国金证券研究所)


从建设成本的构成来看,反光镜、接收器、储热储能装置和包括涡轮机所在的发电机组是最为关键的设备,这几个部分占到了整个电站建设的50%以上。但工业化是成本下降的重要推动力,光热电站涉及到的组件装备众多,大规模的工业化生产则可以降低单位组件的成本。比如光场系统的集热管、反光

镜等各种组件,传热介质、储热系统、发电机系统等成规模化生产都可以有效拉低系统成本。


图:光热电站建设成本(来源:长城证券研究所)


CSP电站的运行经济性和成本下降分析 


1. 建设成本区间 

以技术相对成熟的槽式CSP电站为例,目前已经投产项目的建设成本超过4000美元/KW。各地建设成本的差异主要由项目所在地的直射阳光资源水平、劳动力和土地成本、储热系统和集热场的规模等因素决定。



图:带7h储热容量的槽式电站的建设成本结构(来源:国金证券研究所)


2. 成本下降路线

CSP的成本下降途径主要是规模化生产和提高能量转化效率。研究表明,当一座槽式CSP电站的规模从50MW提高到100MW时,其单位功率的建造成本将下降12%;提高到200MW时则能有20%的下降。电站的规模每增加一倍,与发电机组、电站配套设施、电网接入相关的单位功率投资将能下降20%-25%。



图:槽式CSP成本下降路径(来源:国金证券研究所)


根据国际可再生能源署(IRENA)的相关研究,2025 年光热发电度电成本有望由2010 年下降 40%-55%,具体如下图所示。2015-2020 年期间,度电成本主要因效率的提高而下降,下降幅度为 10%-15%;2020-2025 年期间,度电成本主要因规模经济效应而下降,下降幅度为 21-33%左右。



图:2010-2025年光热发电度电成本下降趋势-资料来源:《IRENA:RENEWABLE ENERGY TECHNOLOGIES: COST ANALYSIS SERIES——Concentrating Solar Power》


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