【行业研究报告】电气设备-电力设备及新能源行业深度报告：光热发电专题报告2-解剖光热发电结构和运行机制，寻找影响发电效率和成本的核心因素

⚫2023年4月7日，国家能源局发布《国家能源局综合司关于推动光热发电规模化发
展有关事项的通知》，争取在“十四五”期间全国光热发电每年新增开工规模达到
300万千瓦左右。政策出台助力行业发展，光热规模化发展有望提速。此前我们撰
300万千瓦左右。政策出台助力行业发展，光热规模化发展有望提速。此前我们撰
写了《新视角下，光热电站的价值发现》报告，梳理了光热发电的潜在价值。本
文，我们以熔盐塔式为例，从运行机理入手，详细拆解光热发电系统架构。
⚫塔式光热电站聚光、吸热、储热、换热发电系统联合运行保证电站持续稳定发电。
1）聚光系统控制系统根据太阳光情况计算并控制定日镜的倾斜角度，保证每一束光
都能精准打在吸热器上。2）当吸热系统开始工作时：低温熔盐储罐中的低温熔盐泵
将290℃的熔盐打到吸热塔顶部的吸热器，依次流经各吸热管，吸收热量升温，最
终流出吸热器，经管道流入高温熔盐储罐。电站会根据光照情况，通过调整低温熔
盐泵流速来控制熔盐在吸热器的时间，保证熔盐从吸热器出来时温度达到565℃。
3）熔盐罐一方面通过低温熔盐泵连接吸热器，实现热量的收集，另一方面通过高温
熔盐泵与换热系统相连，实现高温熔盐的放热。4）在光热电站中，蒸汽换热+发电
系统的运行及维护与常规火电厂相似，通过高温熔盐与水工质之间的热交换，产生
过热蒸汽以驱动汽轮机做功，发电机将机械能转化为电能。
⚫基于能量守恒，光热电站运行时各系统之间的运行功率、时长和能量流转存在定量
关系。以装机容量100MW，储热时长10h的光热电站为例，计算各系统容量配置
如下：1）储热容量2222MWh，熔盐1.9万吨，熔盐罐体积为10278m
3
，吸热器功
率533MW，吸热器容量为2667MWh，镜场聚光功率为1333MW，镜场面积139万
平方米；2）此时电站太阳倍数为2.4，容量因子为45%，年发电量为3.96亿kWh。
⚫储热时长、镜场面积、光伏弃电利用及光-电转换效率等是电站设计的主要参数，对
电站的整体性能和发电成本有重要影响。1）当储热时长上升时，电站发电量、投资
成本均会提升，度电成本会先降后升，存在一个最优值。储热时长的确定取决于没
有太阳时段的满发时数和电力价格的经济性，目前主要集中在8~12h。2）镜场面积
在一定范围内增大可以增加集热量和发电量，但会受到投资和储热容量的限制，使
得发电量增加的趋势逐渐变缓直至为0，度电成本呈先下降后上升趋势。在10h储热
时长时，熔盐塔式电站最优太阳倍数大多处于2.5~3区间。3）光热电站与光伏风电
形成多能互补，能量来源多了一个途径，因此镜场面积和吸热器功率下降，投资成
本降低，度电成本下降。4）当光-电转换效率上升时，电站的发电量会提高，度电
成本下降；或者同等发电功率和时长下，投资成本下降，度电成本下降。
投资建议