熔盐储热专家交流纪要 0814

老金调研纪要
2022-08-16

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核心要点

1)光热储能在长时长储能领域成本低于电化学储能,且能够为电网提供电化学 无法提供的转动惯量,综合优势明显,和电化学共同构成未来储能的主要方式;

2)单GW光热储能熔盐需求60万吨,目前价格6.5-9k/吨,对应投资单gw38- 50亿;

3)23年底新增光热并网2.5gw,中期到20Gw,短期供需紧张,长期跟随三北 地区光伏装机及改造;

4)硝酸盐易爆,且12-20年行业下滑退出较多产能,目前社会面无库存,扩产 周期一年半;

5)现有上市公司产能:盐湖股份(硝酸钠硝酸钾),云图控股(硝酸钠),山 东海化集团(硝酸钠),产能详情要点6;

6)光热产业化趋势年内开启,新疆、甘肃等地进入密集招标,并规定一年多的 并网时间

光热电站的调控效率上有什么优势呢?

答:在调峰幅度上,光热电站是远优于火电电站的,假设火电与光伏风电组合使用,火电供电量为100,风电光伏各50,目前满负荷是200,如果用电负荷降到 100,那么风光各50不能弃的前提下,火电就需要停掉,但是实际情况是不可能的。火电的用电负荷最低只能压到40%,那么风光就只能弃了,那如果这个时候火电的100替换成光热,这个就完全不需要弃,可以通过电加热器传导给熔 盐,作为能量储备起来。这种情况尤其在冬季供暖季体现的尤为明显。

现在这个光热发电为什么跟光伏发电一起发展,但是目前进度落后了一些 呢?

在2021年电价补贴之前,中控德令哈项目拿到了1.15元/度的电价,成本是 1.1元,而且中控的技术目前是国内最好的,他的发电量能够达到设计量的 108%,相当于150MW的电站,一年可以产出1.6亿度电,折算成小时数供电接 近3160小时。后面国家取消补贴,那么单纯的光热电站在成本上就失去了优 势,但是由于光热发电本身已经具备了储能装置和稳定发电,并且在长期运行的 方式下,成本有望降下来,所以前期由于补贴取消,短期成本优势差异太大,但 是后期考虑综合性能,发展还是有望赶超的。尤其现在国家提出2030双碳目 标,鼓励风光大基地,三北地区建了很多GW级以上的光伏电站,但是这些电站 的电很难平稳输送到东部,这样就需要强制配备储能。比如100MW光伏电站, 需要配10-20MW储能电站,然后可能是乘2到4小时不等,而且这些地方其他形 式的储能都有局限性,抽水蓄能要考虑地理形势,电化学储能成本太高,安全性 还没法保障,容易失控。光热电站角色现在开始转变成一种带储能本身又能发 电,去给光伏电站做配套储能算是最优解。像中控现在这个金塔项目是600MW 光伏配备100MW光热储能。这是比较典型的项目,现在光热就变成又火起来 了,因为它不需要靠补贴电价去了,它现在作为一种储能的形式去给光伏配套, 它的春天又到了。

光热储能还有什么其他方面的优势吗?

答:1)从第一性原理看,光热和光伏能量来源均为太阳能,光热可以有效弥补光伏晚上无法发电的劣势,形成24小时“太阳能-电能”的循环供给。光热储能和电化学储能应用场景不同,对于小功率短时长的,例如100mwh以内,电化学更优。但是对于1000mwh这种级别的,电化学风险太大、初始投资成本也比光热要高。光热储能一般可以支持6-10小时,电化学储能2小时,因此光热更适 合大容量、长时长的储能。据麦肯锡统计,2030年8-24小时储能占长时储能装 机量的80%、总容量的60%。同时,电网必需一定的转动惯量以支撑系统稳定 运行(19年伦敦大停电即由于系统转动惯量不足),过去转动惯量由煤电机组 提供,随着风光占比提升、转动惯量的缺乏会影响系统安全,而光热可以给系统 提供电化学储能无法提供的转动惯量。

那这个为什么光伏电站不只结合熔盐罐来做储能就好了,还需要这些定日镜 来做呢?

答:只做光伏+熔盐罐,那就变成纯粹的熔盐储热了,不是光热电站了,这个效 率是非常低的,可以参考热力学原理-朗肯循环,这样大概只有40%的转化率, 相当于光伏产生100度电,最终只能放出去40度,而加上了定日镜,可以达到补 能的需求,提高转化率。

您提到了熔盐,定日镜,您能帮忙梳理这个光热电站大概有哪些环节吗?

答:光热电站建设主要有,聚光系统,发电系统,吸热系统和储热/换热系统, 聚光和吸热系统一般价值量最大,也就是我之前说的定日镜环节和熔盐环节。这块大概占到整个光热电站的70%左右,像德令哈这个项目,50MW大概用了 27000个镜子,每面20平米,将近2.5平方公里。整个聚光系统中,控制器占 15%,镜子占到9%,支架占到9%,其他的驱动器动力设备大概占到61%,聚光系统大概占到整体成本的50%。

熔盐这块的成本占比大概有多少呢?

答:熔盐+定日镜系统(聚光系统)大概占总体投资的接近70%,熔盐一般占 20%左右,这个取决于设计规格。以中控这个项目为例,最早是建的是一个 10MW的机组,然后第二个建造了50MW的机组,现在第三个100MW的机组也建造完成了,根据许可的量,前两个机组就关停了,目前这个中控是一个双塔装置,一个使用塔,一个备用塔,主要是考虑到白天晚上的互补关系,这两个塔的熔盐填充量加储备量大概是6万吨。

熔盐的量取决于什么呢?

答:取决于你需要这个项目保持多少小时的发电,比如德令哈这个项目是 50MW 7小时,那这个熔盐罐和熔盐的量就是按照7小时电网发电来配送,如果是4小时,那就按照4小时的量去装配。

那么1GW的熔盐用量大概有多少呢?价值量有多大?

答:1GW的熔盐用量大概可以用100MW的12H设计规格所用的熔盐量进行线性 外推,大概是60万吨上下,这个还是取决于单个项目大小,和利用小时数,60 万吨是一个预估值,可能需要50万吨,也可能是需要70万吨。现在硝酸钠和硝酸钾的价格大概是6500-9000元不等,估计1GW的熔盐价值量大概是38亿到45亿之间,接近50亿。

熔盐这个产品现在全国的产能情况如何?

答:目前来看供需处于平衡状态,因为这个东西对纯度要求比较高,大概是 99.9%,不能含有氯离子,氯离子会腐蚀管道,这样会影响熔盐罐的寿命,就是工业级硝酸钾和硝酸钠。目前国内是没有库存的,全国产能情况二元熔盐100万吨,实际产量情况是80万吨。

熔盐如果想扩产的话难度大吗?

答:项目立项不是问题,环评也不是问题,主要还是安评,硝酸盐易爆炸,国内没有出现大事故目前,但是黎巴嫩的贝鲁特事件还是比较大的,就是因为硝酸盐爆炸。拿到安评资质很难,尤其在17年环保趋严之后,17年进行了大规模的环 保督察,导致行业关停了一部分产能,环保督察持续到了2020年,直到2020年 提出碳中和政策以及碳达峰的承诺。企业如果想拿到环评和安评批准,快的情况下需要1.5年(安评环评半年,建设周期1年),慢的情况需要2.5年(安评环评1 年,建设周期1.5年),而对于现有企业,如果扩产只需要半年时间。另外就是这个行业的壁垒在于技术性人才,工业级硝酸盐的制作,对人才要 求比较高。目前国内熔盐原材料处于供需平衡状态,如果光热项目招标起来,可能会出现供需失衡的状态。

现在做定日镜的厂家有哪些?这块成本占多少?

答:定日镜就是玻璃加银,洛阳玻璃和安彩高科都可以做。镜子的成本大概占整 体光热电站投资的5%,占到聚光系统9%,还有支架,这个占聚光系统9%,控制器占15%,驱动设备占到聚光系统61%。

控制这块,有哪些厂家可以做呢?

答:国内主要就是中控,其次还有首航也能做一些。

刚您说的集热器,这里面有哪些环节呢?

答:集热器里面主要是换热器,换热器就是跟常规的锅炉厂和燃煤发电厂差不 多,这个一般是西子洁能做,西子洁能还有一些中控的股份。西子用的材料镍合金主要还是进口的,因为涉及到热胀冷缩,所以对材料要求比较高。

熔盐罐的情况您能介绍一下吗?

答:熔盐罐就是储存罐,这个难度不高,因为是常压高温,50MW大概需要4个罐子,两个熔盐罐,两个冷盐罐,25米直径,22米高度,材质就是普通的高纯钢。

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