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苗乃川

来源:能源评论杂志

光热发电迎新政,规模化发展正当时

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摘要:国家发改委、能源局印发《关于促进光热发电规模化发展的若干意见》,提出2030年光热装机达1500万千瓦、成本与煤电相当的目标。意见强调光热发电兼具调峰与长时储能功能,是新型电力系统的关键调节资源,其潜力在于内嵌的高温储热系统。光热扩容与储热产业深度绑定,政策目标设定为1500万千瓦,预示储热行业发展空间巨大。

2025年末,国家发展改革委、国家能源局印发《关于促进光热发电规模化发展的若干意见》(以下简称《意见》),提出到2030年光热发电装机总量达到1500万千瓦左右、度电成本与煤电基本相当的目标。

《意见》明确指出,光热发电兼具调峰电源和长时储能的双重功能,能够实现用新能源调节支撑新能源,能够为电力系统提供长周期调峰能力和转动惯量,具备在部分区域作为调峰和基础性电源的潜力,是实现新能源安全可靠替代传统能源的有效手段,是加快构建新型电力系统的有效支撑。

《意见》提及的这种定位不再将光热发电仅仅视为一种可再生能源,而是将其作为新型电力系统中不可或缺的调节性资源,并加以统筹布局。这一转变,为高温储热行业打开了前所未有的发展空间。

光热发电扩容并非孤立事件

《意见》提出,充分发挥光热发电对新型电力系统的支撑调节作用这一表述的关键在于,光热发电之所以能“调节”,关键在于其内嵌的高温储热系统。没有高效、可靠、经济的储热技术,光热就无法实现“按需发电”的核心优势。

光热发电的扩容并非孤立事件,而是与储热产业形成深度绑定的共生关系。政策目标设定为1500万千瓦左右的装机规模,意味着未来几年内将有数十座百兆瓦级光热电站陆续落地。每一座电站都必然配备数小时甚至十余小时的熔盐储热系统,这将直接催生对高温储热材料、储罐、换热器、控制系统等全产业链的巨大需求。这种需求不是零星试点,而是规模化、标准化、批量化释放。过去,储热技术多被视为光热项目的配套环节,研发和投资动力不足;而今,在政策强力驱动下,储热正从“附属品”转变为“核心资产”,其技术性能与成本控制直接决定了光热项目的整体竞争力。

《意见》所倡导的发展路径,实际上是对能源系统运行逻辑的探索。一直以来,电力系统依赖煤电、水电等可调度电源提供调节能力;但当新能源在电力系统中的占比逐渐增加后,调节能力就需要由新型主体来承担。光热发电凭借其“热—电”转换的本质特性,天然适合作为“类火电”的灵活调节资源。它可以在白天吸收太阳能并储存于高温熔盐中,待傍晚或夜间用电高峰时再释放热能发电,精准匹配负荷曲线。这种移峰填谷的能力,恰恰是当前电力市场最稀缺的资源。因此,“光热+储热”的组合,其价值评估不应局限于度电成本这个单一指标,而应着眼于灵活性溢价、容量价值与电力系统整体优化空间的综合收益。

此外,《意见》还前瞻性地提出探索光热与煤电耦合、与高载能产业协同等新模式,进一步拓展了储热技术的应用边界。例如,在煤电机组旁建设光热集热场,利用其现有汽轮机和电网接入设施,通过储热系统将太阳能热能“注入”传统火电流程,既可降低煤耗,又能提升机组灵活性。又如,在绿电制氢、数据中心、化工园区等高载能场景中,光热系统不仅能供电,还能直接提供工业蒸汽或工艺热,实现“热电联供”。在上述复合应用场景中,储热系统扮演着能量缓冲与调度中枢的角色,其重要性不言而喻。

“性价比高”是技术胜出关键

从整个高温储热行业的演进脉络来看,当前主流的双罐熔盐储热系统——通常采用60%硝酸钠与40%硝酸钾混合的二元盐作为传储热介质——已在多个商业化光热电站中得到验证,技术成熟度达到技术就绪等级(TRL)8~9级,具备大规模复制的基础。然而,成熟不等于最优。在光热发电迈向平价的关键阶段,储热系统仍面临三重核心挑战:一是初始投资占比过高,储热部分通常占到塔式或槽式光热电站总投资的30%~40%;二是运行效率仍有提升空间,尤其在冷热盐混合损失、管道热损、熔盐凝固风险等方面;三是系统灵活性受限于现有材料和结构设计,难以适应更高频次、更快速度的调度需求。

正因如此,《意见》明确提出加快关键技术突破,促进光热产业降本增效,这不仅是对技术路线的肯定,更是对产业经济性的直接关切。要实现文件设定的光热度电成本接近煤电的目标(业内普遍解读为降至0.35~0.40元/千瓦时区间),储热系统的成本压缩与性能提升必须成为关键突破口。事实上,在光热发电的全生命周期成本结构中,储热系统虽属一次性资本支出,但其容量直接决定了电站可调度发电小时数——而后者正是提升项目收益、摊薄单位电量成本的核心杠杆。一个配备12小时储热的光热电站,年利用小时数可达3500~4000小时,远高于无储热光伏(1300~1600小时),甚至优于部分风电。因此,储热不是成本负担,而是价值放大器。

在此逻辑下,产业链各环节正围绕“降本、提效、延寿”三大方向加速协同创新。在工程制造端,储罐设计正从定制化向标准化、模块化演进。大型焊接球罐或立式圆筒罐的制造工艺日益成熟,国产化率显著提升,钢材、保温材料、电伴热系统等关键部件的价格持续下行。据行业测算,随着单个项目规模从50兆瓦提升至200兆瓦以上,单位储热容量的投资成本有望下降15%~25%;在材料科学层面,新一代低熔点、高热容、宽温域的熔盐配方正在实验室和中试项目中取得突破。例如,氯化物熔盐可将工作温度上限从565摄氏度提升至700摄氏度以上,不仅提高热电转换效率(卡诺效率提升5~8个百分点),还可与超临界二氧化碳布雷顿循环耦合,进一步简化系统、降低运维复杂度。尽管氯化物体系尚面临腐蚀性控制难题,但其长期经济性潜力已被多家头部企业纳入技术路线图。

与此同时,智能控制系统正成为提升储热“软实力”的关键。通过数字孪生、人工智能预测调度与实时热流优化算法,电站可动态调整充放热策略,最大化响应电网调峰指令或现货市场价格信号。这种“软件定义储热”的能力,使光热电站从“被动调节”转向“主动交易”,显著提升了辅助服务收益。在青海、甘肃等地的试点项目中,具备智能调度能力的光热电站已能在日内市场实现两次甚至三次高峰发电,有效提升了资产利用率。

值得关注的是,除传统熔盐路线外,新一代储热技术正逐步走出实验室,展现出颠覆性潜力。相变储热利用材料相变潜热实现高密度储能,体积储热密度可达熔盐的2~5倍,特别适用于空间受限或需快速响应的场景;固体显热储热(如陶瓷球、耐火砖)则凭借材料成本低、无腐蚀、寿命长达30年等优势,在与煤电耦合或工业余热回收中崭露头角。虽然这些技术目前尚未在百兆瓦级光热项目中大规模应用,但其在示范工程中的表现已证明其技术可行性。一旦实现材料量产与系统集成突破,便有望将储热成本再压降30%以上,并显著延长系统寿命,从而大幅提升全生命周期投资回报率。据清华大学能源互联网研究院的模拟测算,在2030年前后,若新型储热技术实现商业化落地,配合规模化效应,“光热+储热”项目的平准化度电成本有望稳定在0.32~0.38元/千瓦时,真正具备与高效煤电机组同台竞争的能力。

归根结底,政策推动光热发展的深层意图,不仅在于新增一种清洁能源,更在于构建一个具备内生调节能力的新型电力系统基座。而高温储热,正是这一战略构想的技术支点。它让太阳能从“看天吃饭”的波动资源,转变为可计划、可调度、可交易的优质电源。

热电转换装备企业迎来机会

随着政策落地,市场层面,一批深耕光热与储热领域的企业正迎来历史性机遇。中广核新能源、中国能建、中国电建等央企凭借在首批光热示范项目中积累的工程经验,已建立起涵盖设计、设备、运维的完整能力链条。东方电气、哈电集团等装备制造企业则在吸热器、换热器、储罐等核心部件上持续突破。与此同时,阳光电源、金风科技等新能源巨头也纷纷布局光热赛道,试图将其纳入综合能源解决方案。

一些常年深耕高温热能转换与储热系统底层技术的企业也应关注政策走向,推动技术成果落地应用。其中,首航高科近年来聚焦储热系统的模块化与标准化,推动储罐、熔盐泵、电伴热等核心设备的国产替代,并积极探索“光热+光伏+储能”多能互补模式,以通过系统协同降低整体平准化度电成本;可胜技术深度参与了国家首批光热示范项目的建设与调试,在高温熔盐回路的密封性、防凝保护、热应力管理等方面积累了大量实操经验;兰州大成在高温熔盐接收器、真空集热管抗老化、低成本储罐建造等方面拥有数十项核心专利。

除了前端储热材料与系统集成企业外,与高温储热“无缝对接”的热电转换设备制造商同样将迎来高速增长窗口。传统塔式或槽式光热电站普遍采用蒸汽朗肯循环(即通过熔盐加热给水产生过热蒸汽,驱动汽轮机发电),该技术成熟可靠,但系统复杂、启停慢、部分负荷效率低,且对水资源有一定依赖。在政策推动光热向更高效率、更灵活调度、更低度电成本演进的背景下,新一代热电转换技术正加速进入产业化视野,例如以斯特林发动机为代表的闭式外燃机方案。

斯特林发动机是一种外部加热的闭式循环热机,其核心优势在于结构紧凑、模块化程度高、启动迅速(可在数分钟内达到满负荷)、对热源温度波动不敏感,且无需水冷,非常适合与中高温储热系统(如400~750摄氏度的熔盐或固体储热)直接耦合。斯特林系统可实现分布式部署——单台功率通常在几十千瓦至数百千瓦之间,多个单元并联即可构成兆瓦级电站,极大提升了系统设计的灵活性和故障冗余能力。对于风光资源丰富但电网薄弱的西部地区,“小而美”的热电转换模式既能满足就地消纳需求,又可作为微电网的稳定电源,契合《意见》中“探索新能源就近消纳新业态”的导向。目前,国内企业在斯特林发动机领域的产业化起步较晚,工程化、产品化能力仍显薄弱。但随着光热装机目标明确、储热系统大规模部署,对灵活、高效、低水耗热电转换设备的需求将急剧上升。可以预见,未来3~5年,国内企业有望通过“引进消化—联合开发—自主创新”的路径,快速提升斯特林发动机的设计、材料、制造与运维能力。一旦实现关键部件国产化与批量制造,其度电成本有望在未来5~8年内显著下降。

超临界二氧化碳布雷顿循环作为另一条前沿技术路径,正在吸引大量研发资源。该系统工作压力高、体积小、效率高(理论效率可达50%),特别适合与700摄氏度以上的高温储热(如氯化物熔盐或陶瓷储热)匹配。美国能源部已将其列为下一代核能与光热的关键技术,我国也在“十四五”能源领域科技创新规划中将其列为重点攻关方向。

(作者系中国民营科技促进会研究员。编辑:王伟)



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