亚洲新能源德令哈50MW光热发电可行性研究报告.pdf

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1、亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电工程可行性研究阶段 可行性研究报告 （总的部分） 中国电力工程顾问集团西北电力设计院 2013 年 097 月 插入设计院咨询资质证书 批准人：陈继平 审核人：钟晓春 校核人：李永生魏宏博樊守峰 张爱军杨峰周爽 鲁奇李红星单红 彭兢黄从新姚友成 马继军范丽霞陈丽明 刘熙峰李忠峰李卫林 编写人：魏宏博赵晓辉冯晶 杨峰何世杰雷亚莉 何邵华李海涛陈薇 程欣孔麟林伟 王磊石晶王建强 惠晓娟郭亚真 目录 1 概述 . 1 1.1项目概况 1 1.2建设的必要性 1 1.3编制依据 5 1.4设计范围 6 1.5主要设计原则 7 1.6工作简要过程 7 2 太阳能资源

2、 8 2.1太阳能的优缺点 8 2.2太阳能发电技术 9 2.3太阳能资源分析 14 3 电站与系统的连接 . 24 3.1 海西电网现况 24 3.2 地区电网发展规划 26 3.3 电厂在电力系统中的作用. 26 3.4 电厂与系统连接方案设想. 27 3.5 电厂电气原则主接线 27 4 建厂条件 28 4.1站址概述 28 4.2交通运输 30 4.3水源 . 31 4.4工程地质与地震 34 4.5水文气象条件 . 47 5 工程设想 64 5.1. 站区总体规划 . 64 5.2太阳岛系统 67 5.3装机方案 84 5.4热力系统 85 5.5系统运行模式 88 5.6电气部分

3、91 5.7供水系统 92 5.8化学水处理系统 104 5.9热工自动化 106 5.10 厂房布置 108 5.11 建筑结构选型 108 5.12 采暖通风 115 6 环境保护 116 6.1设计依据及设计目的. 116 6.2环境和水土影响分析. 118 6.3生态环境影响分析 . 121 6.4环境保护措施 123 6.5水土保持设计 127 6.6 环保投资 . 134 6.7环境和水土影响结论及建议 134 6.8建议 . 135 7 劳动安全与工业卫生 . 135 7.1 设计原则及设计规范 135 7.2工程劳动安全与工业卫生危害因素分析. 141 7.3劳动安全与工业卫生

4、对策措施 142 7.4劳动安全与工业卫生机构设置 147 7.5事故应急救援预案 . 149 7.6投资概算 151 7.7预期效果评价 152 7.8存在的问题和建议 . 152 8 电站定员 152 8.1 电厂定员 153 8.2主要生产管理设施 . 154 8.3电站运行维护 155 9 施工组织设计 155 9.1施工条件 155 9.2 施工总布置 156 9.3 工程征租地 158 9.4 主体工程施工 158 9.5 施工总进度 163 10 投资估算及财务分析. 164 10.1 投资估算 164 10.2 投资估算主要编制原则 . 164 10.3 经济效益分析 169

5、11 风险分析 172 11.1 市场风险分析 172 11.2 技术风险分析 172 11.3 工程风险分析 173 11.4 资金风险分析 173 11.5 外部协作风险分析 . 173 12 经济与社会影响分析. 173 12.1 区域经济影响分析 . 173 12.2 宏观经济影响分析 . 174 12.3 社会影响效果分析 . 174 12.4 社会适应性分析 . 174 12.5 社会风险及对策分析 . 174 13 抗灾能力分析 174 13.3 抗地质灾害能力 . 175 13.4 抗极端天气能力 . 175 14 节能及减排效益分析. 175 15 结论和建议 176 15.

6、1 结论 . 176 15.2 建议 . 177 附图目录 附图 1 站址地理位置图 附图 2 站区总平面布置规划图 附图 3 站区施工组织平面布置图 附图 4 原则性热力系统图 附图 5 汽机房 0米主要设备布置图 附图 6 汽机房中间层4.2m主要设备布置图 附图 7 汽机房运转层8.0m主要设备布置图 附图 8 汽机房框架主要设备布置图 附图 9 汽机房横剖面图 附图 10 电气主接线 附图 11 全厂自动化系统及其计算机网络配置图 附图 12 供水系统图 附图 13 水量平衡图 附件目录 （支持性文件） 附件 1：青海省发展和改革委员会青发改函 2012481 号“关于同意亚 洲新能源

7、（中国）有限公司开展德令哈50 兆瓦太阳能光热发电项目前期 工作的函” 附件 2：海西州能源局西能源 201295号“关于申请开展亚洲新能源 （中国）有限公司开展德令哈300 兆瓦（一期 50 兆瓦）太阳能光热并网 发电项目前期工作的请示” 附件 3：德令哈市国土资源局德国土资函 201260号“关于亚洲新能 源（中国）有限公司开展德令哈300 兆瓦（一期 50 兆瓦）太阳能光热并 网发电项目初步选址用地的复函” 附件 4：德令哈市环保局德政环函 201307号“关于亚洲新能源太阳 能发电（德令哈）有限公司德令哈50 兆瓦光热并网发电项目选址环境影 响意见” 附件 5：德令哈市水利局德政水字

8、201343号“关于亚洲新能源太阳 能发电（德令哈）有限公司德令哈50 兆瓦光热并网发电项目选址用水的 意见” 附件 6：德令哈市文化体育广播电视局德政文广字 201355号“关于 亚洲新能源太阳能发电（德令哈）有限公司德令哈50 兆瓦光热并网发电 项目选址区压覆文物情况的复函” 附件 7：德令哈市交通局德交函字 201355号“关于亚洲新能源太阳 能发电（德令哈）有限公司德令哈50 兆瓦光热并网发电项目选址有关交 通初步意见的回函” 附件 8：银行承诺贷款函 待补支持性文件目录 （不限于以下文件） 附件 1：国家能源局文件“关于同意亚洲新能源（中国）有限公司开展 德令哈 50 兆瓦太阳能光热

9、发电项目开展前期工作的函” 附件 2：青海省发展和改革委员会“关于同意亚洲新能源（中国）有限 公司开展德令哈50 兆瓦太阳能光热发电项目申请中央预算内投资补助的复 函” 附件 3：地质灾害危险性评估报告备案登记表 附件 4：建设项目压覆矿产资源情况调查表 附件 5：德令哈市住房和城乡建设局“关于亚洲新能源太阳能发电（德 令哈）有限公司德令哈50兆瓦光热并网发电项目选址规划意见” 附件 6：德令哈市林业局“关于亚洲新能源太阳能发电（德令哈）有限 公司德令哈 50 兆瓦光热并网发电项目选址的意见” 附件 7：西部机场集团青海机场有限公司函“关于亚洲新能源太阳能发 电（德令哈）有限公司德令哈50 兆

10、瓦光热并网发电项目吸收塔对机场影响 的复函” 附件 8： 当地军事单位“关于亚洲新能源太阳能发电（德令哈）有限公司 德令哈 50 兆瓦光热并网发电项目选址的意见” 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 1 页 1 概述 1.1 项目概况 项目名称：亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程。 厂址位置：拟选址位于青海省德令哈市西出口太阳能发电基地内, 距离德令哈市约 8 公里，老 G315国道以北，柏树山以南，陶斯图路与资源路之间，占地面积约200hm 2。 图 1.1 工程场地地理位置示意图 建设规模：亚洲新能源光热发电示范电站项目规划装机规模为

11、50MW ，本期建设1 座 50MW 塔式太阳能热发电站，设计安装1 套高温、高压再热凝汽式汽轮发电机组。 项目性质：新建 投资单位：亚洲新能源太阳能发电（德令哈）有限公司。 资金来源：自筹资金20% ，银行贷款 80% 。 工程进度：一期工程计划2014 年 3 月开工， 2015 年 8 月投产。 1.2 建设的必要性 1 2.1 全球能源发展趋势 随着世界经济的高速发展，煤炭、石油、天然气等一次性传统能源迅速消耗。一方 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 2 页 面，导致全球能源需求与能源供给的矛盾日益突出。另一方面，导致生态环境的不断恶 化，

12、特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，进而严重威胁到人类社会的可 持续发展。因此，能源的开发利用与环境保护互相协调发展，将是确保人类社会可持 续发展的根本性基础。 为保护生态环境， 促进可持续发展， 除了对常规能源采取积极措施，提高利用率以 减少消耗和控制污染外，世界各国对可再生能源的开发利用均提出了明确的目标，制定 了支持可再生能源发展的各种法规和政策，积极鼓励用清洁能源替代高含碳量的矿物燃 料， 把开发利用新能源和可再生能源作为一个优先选择的替代方案，从而使包括太阳能、 生物质能、风能、水能等在内的可再生能源技术水平不断提高，产业规模在全球范围内 逐渐扩大。国际能源署的研究资料表明

13、， 在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下， 可再生能源的发展已经取得长足进步。在能源消费方面，预计到2020 年新的可再生能 源(不包括传统生物质能和大水电) 将占全球能源消费的20% ，可再生能源在能源消费中 的总比例将达 30% 。而在可再生能源发电占总发电量比重上，到2020 年美国、德国、 英 国和法国这一比重都将提高到20% 以上；到 2050 年，德国和法国可再生能源发电将达到 50% 。上述资料表明可再生能源已经日益成为促进全球能源结构多样化和确保可持续发 展的重要能源形式。 1.2.2 中国能源未来发展趋势 从中国的能源消费需求和能源生产情况来看，中国的能源供应具备如下特征

14、：能源 资源总量少，人均占有量低，中国能源资源总量约为世界的40% ；根据 IEA(国际能源总 署)统计，如果按目前世界能源消耗水平计算，全球石油资源大约可供开采约45 年，天 然气约 61 年，煤炭约 230 年，铀约 71 年。中国的能源保证程度：石油约为15 年，天 然气约为 30年，煤炭约 81 年，铀约为 50 年，大大低于世界平均水平。必须指出的是， 能源资源保证程度是以中国目前能源消费量计算的，若按照2020 年中国的能源需求预 测量估算的话，煤炭、石油和天然气的资源保证程度，则分别下降到30 年、5 年和 10 年。在这种传统能源不能满足中国经济发展的情况下，中国发展新能源和利

15、用可再生能 源发电是必然的选择。 与传统能源相比，新能源具有污染少、环保的特点。相对于燃煤发电，利用可再生 能源发电可有效减少碳排量，有助于实现节能减排目标。只有大力发展可再生能源，才 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 3 页 能促进国民经济和社会可持续发展，保证经济安全和社会长治久安。从资源、环境、社 会发展的需求而言，开发和利用可再生能源是未来发展的必然趋势。 1.2.3 中国发展太阳能热发电的战略意义 无论从世界还是从中国角度来看， 可供开发利用的一次性常规能源储备已经非常有 限。同时，以化石能源为主的能源消费结构对环境及气候变化产生了极大的

16、负面影响， 对经济和环境发展构成了极大威胁。长远来看，可再生能源将取代一次性能源成为未来 全球及我国的主要能源来源，是解决目前所面临的全球能源危机，促进全球可持续发展 的根本之路。 由于气候变化及环保的压力以及保障能源安全的问题，风电在全球范围内均得到迅 猛发展，然而，由于风能具有间歇性、随机性等特征，导致风电在能源结构中的作用受 到很大的限制。因此，风电无法替代常规火电的地位成为未来骨干能源形式。经过多年 的开发，中国水电资源的开发已逐渐达到饱和状态，未来发展空间极为有限。 资料显示，中国太阳能资源十分丰富，1971-2000 年的近 30 年，太阳年总辐照量 平均在 10502450kW.

17、h/m 2 之间，大于 1050kW.h/m 2 的地区占国土面积的96% 以上。中国 陆地表面每年接受的太阳能辐射相当于1.7 万亿吨标准煤，仅仅开发利用 0.7%的太阳能 辐射， 就可解决目前中国的能源消费问题， 且每年至少可减少排放二氧化碳的碳量近3.5 亿吨，减少二氧化硫、氮氧化物、烟尘的排量近2500万吨。 从确保能源安全， 促进可持续发展的角度而言， 太阳能将是未来人类主要的能源资 源之一，是解决人类目前所面临的能源危机和环境问题的有效方案。 太阳能发电包括太阳能光伏发电和太阳能热发电两种形式，与太阳能光伏发电相比 较，太阳能热发电具有如下优点： (1) 发电稳定性优于光伏发电和风

18、力发电等其它可再生能源； (2) 热发电可以实现规模化发电； (3) 可用中间储热工质进行储能， 白天边发电边储热， 夜间利用储热工质所储热能 发电； (4) 能够与传统火力发电机兼容， 形成混合动力机组， 保证电网稳定运行， 从而具 有高度的可靠性； (5) 太阳能利用效率高于光伏； 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 4 页 鉴于上述特点，世界各国均把太阳能热发电的商业化开发和利用作为未来替代能源 重要的发展方向而加以推动，太阳能热发电产业也得到了极大的发展。 近几年，我国太阳能产业发展迅猛， 太阳能热水器以及光伏电池产业均居世界首位， 但太阳能

19、热发电产业发展十分缓慢，产业的研发水平与商用化程度远远落后于世界发达 国家水平。 2004年，南京建成了一座70kW的塔式太阳能原理示范热发电厂，八达岭兆 瓦级太阳能热发电试验电站于2011 年底建成投产，内蒙古鄂尔多斯太阳能热发电特许 权项目即将开工。到目前为止，国内还没有一座商用化的太阳能热发电厂投入运行使用。 为了促进太阳能发电产业的发展，2007 年以来，国家先后出台可再生能源中长 期发展规划、可再生能源发展“十二五”规划和太阳能发电“十二五”规划。 按照规划，到2015 年，太阳能发电总容量将达到1000万千瓦，并网光热容量150 万千万。 发展太阳能热电产业， 寻求太阳能热电技术的

20、突破并进行规模化的应用，对于确立 未来能源结构形式，掌握主流能源技术，解决未来所面临的能源问题，确保未来能源安 全，促进可持续发展具有非常长远的战略意义。 1.2.4 项目建设的必要性 1.2.4.1 满足地区电力需求，为地区供电提供保障 近年来德令哈经济发展迅速，其地区电量和负荷将进入一个快速增长期。 根据负荷预测和电力平衡结果，“十二五”期间海西电网电力缺口较大，至2015 年电力缺口将达 1675MW 。本工程的投产有助于满足海西地区用电负荷增长需要，提高海 西电网供电可靠性。 1.2.4.2 太阳能资源丰富，综合开发条件好 青海海西地区太阳能资源丰富，太阳辐射强，日照充足，温度日差大，

21、空气干燥， 在该地建设太阳能聚热电站，充分利用海西地区太阳能资源，不仅可满足地区电网不断 增长的电力需求，同时还可以提高系统稳定运行水平。 1.2.4.3 节能减排，改善生态、保护环境的需要 在全球能源形势紧张、 全球气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世 界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地 位。环境状况已经警示我国所能拥有的排放空间已经十分有限，再不加大清洁能源和可 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 5 页 再生能源的份额，我国的经济和社会发展就将被迫减速。 我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，能

22、源结构中将近76% 由煤炭供给，这种过 度依赖化石燃料的能源结构已经造成了很大的环境、经济和社会负面影响。大量的煤炭 开采、运输和燃烧， 对我国的生态环境已经造成了极大的破坏。大力开发太阳能、 风能、 生物质能等可再生能源利用技术是保证我国能源供应安全和实现国民经济可持续发展 的必然选择。提高可再生能源利用率，尤其发展太阳能发电是改善生态、保护环境的有 效途径。 1.2.4.4 推动地方经济发展 随着西部大开发战略的实施， 海西地区的经济必将进入一个高速发展时期，也将大 大提高海西电网的电力需求，因此，及时启动开发海西地区的电源点可以促进、配合当 地经济的发展。 充分利用海西地区丰富的太阳能资

23、源，实施太阳能聚热发电的电力建设项目可以有 效地促进当地资源的开发和利用，适应西部大开发战略的逐步实施，为海西地区工业迅 速发展提供充足、可靠的电力，推动地方经济的发展。 1.2.4.5 示范和促进太阳能聚热发电技术发展 拟建的亚洲新能源太阳能热电站项目将在50MW 级太阳能聚热发电的设计、产品技 术和标准规范等方面起到重要的示范作用。项目建成发电后将为我国后续大容量荒漠太 阳能聚热发电项目提供数据支持，为太阳能热发电事业积累建设、运营和管理经验，为 更多更好地建设大容量太阳能聚热并网电站打下扎实基础。 1.2.4.6 改善区域电网稳定性 不同于光伏发电夜间不能发电以及发电量受天气变化影响的特

24、点，太阳能光热发电 具有与现有电网匹配性好、连续稳定发电和调峰发电能力强等特点。光热发电利用熔融 盐作为蓄热介质，可以储存近400度的高温热能，储存的能量在数十万千瓦小时以上， 成本比蓄电池低一个数量级。青海省为新能源发电利用大省，区域内光伏发电、风力发 电较多，光伏发电、风力发电具有受气象变化影响不稳定的的特点，其发电输出对电网 冲击较大。而光热发电具有储热功能，可以稳定的连续发电，将对地区电网的稳定性起 到很大的改善作用。 1.3 编制依据 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 6 页 1.3.1 亚洲新能源太阳能发电（德令哈）有限公司、中国电力工

25、程顾问集团西北电力 设计院可行性研究设计勘测设计合同 1.3.2 亚洲新能源太阳能发电（德令哈）有限公司取得该项目的各级政府部门的相关 文件（详见附件目录） 1.3.3 国家发展和改革委员会中华人民共和国可再生能源法； 1.3.4 国家发展和改革委员会可再生能源中长期发展规划； 1.3.5 国家发展和改革委员会可再生能源发展“十二五”规划； 1.3.6 国家、地方及行业的有关法规、政策； 1.4 设计范围 西北院负责设计研究的项目： 发电厂界区范围内的项目建设条件、场地初勘、总体规划、总平面布置、 交通道路、 设备选择及各个系统的确定、生产组织、安全卫生、环保、消防及施工组织、工程概算 和经济

26、评价，主机设备招标技术文件编制等工作。发电厂界区范围原则上以界区外1m 为界。 具体包括如下内容： （1） 项目场址及技术方案比选； （2） 发电厂界区范围内全部工艺系统、土建部分的设计； （3） 厂区总体规划：包括与电厂有关的交通运输、施工水源、电源、污水排放、 出线、厂外管线、施工区规划等； （4） 厂区总布置：包括厂区总平面布置、竖向布置、道路、各种管线、电缆、围 墙、厂大门、绿化设计等； （5） 厂区及施工区内的场地平整和土方平衡； （6） 厂区及生产设施区内的道路、上下水道及照明等全部工程； （7） 厂区内各辅助、附属生产设施以及厂区围墙的设计； （8） 厂内升压站； （9） 化学水

27、处理系统和生活污水处理系统； （10）厂区污水排放及工业废水处理系统； （11）冷却水系统和补给水系统； 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 7 页 （12）辅助锅炉燃料的输送、贮存系统和道路的规划； （13）环境保护和治理工程； （14）全厂通讯设施； （15）编制工程估算，财务、经济评价及风险分析。 （16）光资源分析、 发电量计算、 太阳岛设计 （工艺、设备、布置以及造价估算） 、 储能系统和蒸汽发生系统的总体设计（工艺、设备及布置以及造价估算）和土建工程。 1.5 主要设计原则 (1)总装机容量： 50MW ；最大年发电利用小时数为2915h

28、； (2)安装 1 套高温、高压再热凝汽式汽轮发电机组； 主蒸汽参数：535， 11.0MPa 。 (3)厂址方案：青海省德令哈市西出口太阳能发电基地内。 (4)水源：电站生产和生活用水德令哈市自来水公司的自来水。 (5)接入系统：接入 110KV地方变电站。 (6)排水：生产、生活污水排放至市政管网，雨水散排至站区外。 (7)汽轮机排汽冷却方式：直接空冷。 (8)厂用电源：取自市电。 1.6 工作简要过程 1.6.1 参加工作的单位和人员组成 序号姓名工 作 单 位职务或职称 亚洲新能源太阳能发电（德令哈）有限公司 1 郑镭亚洲新能源集团董事局副主席 2 曹经亚洲新能源太阳能发电（德令哈）有

29、限公司经理 3 徐刚亚洲新能源太阳能发电（德令哈）有限公司项目经理 西北电力设计院 1 陈继平西北电力设计院副院长 2 钟晓春西北电力设计院主管总工 3 李永生西北电力设计院 发电设计分公司副总经理、 新能源设计管理部主任 4 魏宏博发电项目设计分公司新能源设计管理部设总 5 赵晓辉热机脱硫室高工、博士 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 8 页 序号姓名工 作 单 位职务或职称 6 何世杰电气室高工 7 雷亚莉自动化室工程师 8 何邵华土建室工程师 9 李海涛建筑规划室高工 10 陈薇建筑规划室工程师 11 程欣暖通室工程师 12 冯晶给排水室高工

30、 13 杨峰化水室工程师 14 石晶技经室高工 15 林伟环保室高工 16 孔麟水工结构室工程师 17 王磊系统规划部高工 18 王建强岩土工程室高工 19 惠晓娟水文气象室工程师 20 郭亚真测量室工程师 1.6.2 工作过程 2013 年 5 月，亚洲新能源太阳能发电（德令哈）有限公司与西北电力设计院签订 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目可行性研究编制合同。 2013年 7 月，西北电力设计院编制完成亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项 目可行性研究报告。 在报告编制过程中， 亚洲新能源太阳能发电 （德令哈） 有限公司各级领导对项目可 研报告的编制非常关注，亲自参与原则制定并

31、及时提供相关资料和提出宝贵意见，为报 告的顺利完成创造了有利条件。在此，对为报告顺利编制完成创造条件和提供帮助的各 级领导和相关人员一并表示诚挚的谢意！ 2 太阳能资源 2.1 太阳能的优缺点 2.1.1 太阳能的优点 为保证人类稳定、持久的能源供应，必须优化目前以资源有限、不可再生的化石能 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 9 页 源为基础的世界能源结构，建立资源无限、可以再生、多样化的新的能源结构，走经济 社会可持续发展之路。 在众多的新能源中，太阳能由于独特的优势，正受到越来越多的关注： （1）储量“无限性”。太阳每秒钟放射的热量大约是3.7

32、510 23kW ，其中到达地球 陆地表面的辐射能大约为1.710 13kW ， 相当于目前全世界一年内消耗的各种能源所产生 的总能量的 35000 多倍，太阳的寿命至少尚有40 亿年，相对于人类历史来说，太阳可 源源不断供给地球能源的时间是无限的。 （2）分布普遍性。相对于其他能源来说，太阳能对于地球上绝大部分地区存在普 遍性，可就地取用，这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好的前景。 （3）利用清洁性。太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样，其开发利用时几乎对 环境不造成任何的污染。 （4）利用的经济性。一是太阳能可以免费随地取用；二是在目前的技术发展水平 下，太阳能的利用不仅可

33、能而且可行。随着科学技术的不断发展和突破，从中长期角度 看，太阳能的开发利用将具有显著的经济性。 2.1.2 太阳能的缺点 （1）能量密度低，晴朗白昼的正午，1m 2 面积接受的太阳能平均只有1kW 左右。 作为一种能源，这样的能量密度是很低的。因此在实际利用时，往往需要一套面积相当 大的太阳能收集设备，这就使得设备占地面积大、用料多、结构复杂、成本高、影响了 推广使用。 （2）随机性：到达某一地面的太阳直接辐射能，由于受气候、季节等因素的影响， 是极不稳定的。这就给大规模的利用增加了不少困难。 （3）间歇性：到达地面的太阳直接辐射能，随昼夜的交替而变化。这就使大多数 太阳能设备在夜间无法工作

34、，需要研究和配备储能设备，以便在晴天时把太阳能收集并 存起来，供夜晚或阴雨天使用。 2.2 太阳能发电技术 2.2.1 概况 太阳能发电的方式主要有通过热过程的“太阳能热发电”和不通过热过程的“光 伏发电”、“光感应发电”、“光化学发电”及“光生物发电”等。太阳能热发电技术 是指将吸收的太阳辐射热能转化成电能的发电技术。它包括两大类型：一类是利用太阳 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 10 页 热能直接发电，如半导体或金属材料的温差发电、真空器件中的热电子和热离子发电以 及碱金属热电转换和磁流体发电等，这类发电的特点是发电装置本体没有活动部件，但

35、目前此类发电量小，有的方法尚处于原理性试验阶段，尚未进入商业化应用；另一类是 将太阳热能通过转换成蒸汽带动汽轮发电机发电，其基本组成与常规发电设备类似，只 不过其热能是从太阳能转换而来，这一类主要包括塔式太阳能热发电，槽式太阳能热发 电和碟式太阳能热发电。 国内常见的已初具规模或具有前景的太阳能发电方式包括太阳能光伏发电和太阳 能热发电两种。 2.2.2 太阳能光伏发电概述 太阳能光伏发电是一种直接将太阳辐射能转换为电能的新型发电技术，这种技术利 用光电池效应原理，通过太阳能电池吸收阳光，将太阳的光能直接变成电能，又称光电 池发电。 太阳能光伏发电系统按功能方式， 通常可分为独立光伏发电系统

36、（也称离网系统） 、 并网光伏发电系统和混合光伏发电系统。 按是否聚光，可分为聚光发电系统（CPV 系统）和非聚光发电系统两大类。 太阳能光伏发电不消耗燃料, 清洁无污染 , 在实际应用中解决了世界上许多特殊 地区和边远地区的用电问题。 随着政府的政策扶植和投资者增加, 目前光伏发电进入了 一个快速发展期 , 但总体来看 , 光伏发电产业尚处于起步阶段, 主要是由于太阳能发 电初期投资大 , 控制成本高 , 而太阳能转化效率比较低, 且容易受天气等多种因素影 响。 2.2.3 太阳能热发电介绍 太阳能热发电是光伏发电技术以外的另一有很大发展潜力的太阳能发电技术。它是 将吸收的太阳辐射热能转化成

37、电能的发电技术。它包括两大类型：一类是利用太阳热能 直接发电，如半导体或金属材料的温差发电、真空器件中的热电子和热离子发电以及碱 金属热电转换和磁流体发电等，这类发电的特点是发电装置本体没有活动部件，但目前 此类发电量小，有的方法尚处于原理性试验阶段，尚未进入商业化应用；另一类是将太 阳热能通过热机带动发电机发电，其基本组成与常规发电设备类似，只不过其热能是从 太阳能转换而来，这一类主要包括塔式太阳能热发电，槽式太阳能热发电和碟式太阳能 热发电。 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 11 页 (1) 塔式太阳能热发电。又叫集中型太阳能热发电，它是在很

38、大面积的场地上安 装许多台定日镜，每台配有独立的跟踪机构，准确地将太阳光反射集中到一个高塔顶部 的接收器上。接收器的聚光倍率可超过1000 倍。在这里把吸收的太阳光能转换成热能， 再将热能传导给工质， 经过储热环节， 再输转换成蒸汽后推动汽轮发电机发电。原则上， 主要由聚光子系统、 集热子系统、储热子系统和发电子系统组成。 由于储能装置的加入， 发电部分可以不受日照瞬息性的变化而连续稳定发电。 (2) 槽式太阳能热发电。利用槽型抛物面反射镜将太阳光聚焦到集热器对传热工 质加热，在换热器内产生蒸汽，推动汽轮发电机组发电的系统。其特点是聚光集热器由 许多分散布置的槽型抛物面聚光集热器串联、并联组成

39、。槽型抛物面集热器是一种线聚 焦集热器，其聚光比较塔式系统低得多，吸收器的散热面积也较大，因而集热器所能达 到的介质工作温度一般不超过400，属于中温系统。能量集中过程依赖于管道和泵， 因而传热管路比塔式系统复杂，传热损失和阻力损失也较大。 (3) 碟式太阳能热发电。也称为盘式系统，主要特征是采用盘状抛物面镜聚光集 热器，其结构从外形上看类似于大型抛物面雷达天线。由于盘状抛物面镜是一种点聚焦 集热器，其聚光比可以高达数百到数千倍，因而可产生非常高的温度。这种系统可以独 立运行，作为无电边远地区的小型电源，一般功率为 10 25 kW ，聚光镜直径约 10 15m ；也可用于较大的用电户，把数台

40、至十数台装置并联起来，组成小型太阳能热电站。 自从 1950 年原苏联设计建造了世界第一座塔式太阳能集热发电小型试验装置和 1976 年法国在比利牛斯山区建成世界第一座电功率达100kW的塔式太阳能集热发电系 统之后， 20 世纪 80 年代以来，美国、意大利、法国、前苏联、西班牙、日本、澳大利 亚、德国、以色列等国相继建立起各种不同类型的试验示范装置和商业化试运行装置， 促进了太阳能热发电技术的发展和商业化进程。 据不完全统计，仅在 19811991 年 10 年期间，全世界就共建成了500kW以上太阳 能热发电试验电站20 余座。 20 世纪八九十年代世界上已建成的塔式太阳能集热电站如 下

41、表所示。它们基本上都是试验电站，目的是为设计建造更大型的商业电站提供技术和 经济上的依据。 表 2.2.3-1 世界上已建成的塔式太阳能试验电站 电站名称额定容量 (MW) 国家建设费用 ($106) 每千瓦投资 ($104/kW) 投运时间 EURELICS 1 欧共体25 2.50 1981 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 12 页 SSPS-CRS 0.5 IEA 17.1 3.42 1981 SunShine 1 日本21.9 2.19 1981 Solar One 10 美国140 1.40 1982 THEMIS 2.5 法国23.6

42、 0.944 1983 CESA-1 1 西班牙18 1.80 1983 CC-5 5 前苏联- - 1985 TSA 1 西班牙- - 1993 Solar Two 10 美国48.5 4.85 1996 数据来源：综合 Solar Two 试验电站是美国太阳能热发电计划中最令人瞩目的一个项目，是推进塔 式系统商业化进程的先导工程。 其为建设商业规模的30200MW 的塔式太阳能集热电站 提供了经验和数据，降低了技术和经济上的风险。 Solar Two 试验电站硝酸盐储热系统从1996 年一直运行到 1999 年结束，是目前最 为成熟的储热系统。 Solar Two 试验电站验证了采用熔盐技

43、术可以使电站具有较好的技 术和经济性，极大地推进了塔式太阳能集热发电站的商业化进程。 目前已商业运营的太阳能热电站包括美国eSolar的 Sierra SunTower和西班牙 Abengoa的 PS10 、PS20 ，其详细参数见下表。 表 2.2.3-2 世界上已商业运营的塔式太阳能热电站 Sierra SunTower PS10 PS20 装机容量 (MW) 5 11 20 国家美国西班牙西班牙 建设单位eSolar Abengoa Abengoa 年发电量 (MWh) - 23400 48000 投入时间2009 2007 2009 数据来源： NREL Abengoa Solar 公

44、司建于西班牙 Seville的 PS10电站是世界上第一座商业化的并网 运行的塔式太阳能集热电站。电站装机容量11MW ，2005年奠基，于 2007 年 6 月并网发 电。 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 13 页 图 2.2.3 PS10和 PS20电站 与 PS10比肩而立的 PS20是世界上第二座投入商业运营的塔式太阳能集热电站，也 是世界上最大的运行的塔式太阳能集热电站。该电站在PS10的基础上做了许多改进。 包括高效的接收器， 控制系统上的改进以及一套更加完善的储热系统。PS20电站装机容 量为 20MW ，年发电量超过 40000M

45、Wh。 2.2.4 国内太阳能热发电的发展和现状 我国的太阳能热发电技术研究起步比较晚，直到20 世纪 70 年代才开始进行基础 研究，在“七五”期间，湘潭电机厂与美国空间电子公司合作，研制了2 套 5kW的抛 物面聚焦型太阳热发电机，但由于价格过高，加上工艺、材料、部件及相关技术等没有 得到根本解决，而未能得到推广使用。 国家“八五”计划安排了小型部件和材料的攻关项目，中国科学院电工研究所内 建造了小型抛物面槽式真空管高温集热装置。近年来，我国对太阳能热发电技术的研究 给予了相当大的重视，得到了一定的发展，南京江宁区2005 年建成了国内第一座太阳 能热发电示范电站（容量70kW ）。为此，

46、我国政府在“十一五”计划中安排了数亿元 资金，开发太阳能塔式聚光发电技术。 上个世纪 80 年代，有关部门组织进行过槽式聚光太阳热发电项目的论证，但最终 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 14 页 因投资成本高等原因被搁浅。国家科技部也相继部署过一些槽式聚光太阳热发电项目， 但亦未形成专有技术和产品。国家“十一五”可再生能源发展规划明确提出，要建50MW 等级的太阳热发电示范项目。 国家“可再生能源中长期发展规划”及“可再生能源发展十一五 规划”均明 确指出，“太阳能热发电已经历了较长时间的试验运行，基本上可达到商业运行要 求”，“为促进我国太阳能

47、发电技术的发展，做好太阳能技术的战略储备，建设若 干个太阳能光伏发电示范电站和太阳能热发电示范电站。到2010 年，建成大型并网光 伏电站总容量 2 万千瓦、太阳能热发电总容量5 万千瓦。到 2020 年，全国太阳能光伏 电站总容量达到 20万千瓦，太阳能热发电总容量达到20 万千瓦。” 2.3 太阳能资源分析 2.3.1 我国太阳能资源的时空分布 我国属世界上太阳能资源丰富的国家之一。根据1971-2000 年的近 30 年平均，年 单位面积上我国太阳辐射总量约在10502450kWh/之间，大于1050kWh/ 的地区占 国土面积的 96% 以上。全国总面积2/3 以上地区年日照时数大于2

48、000 h。我国西藏、青 海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属世界太阳 能资源丰富地区之一。 每年太阳辐射到我国960 万平方千米的土地上的能量， 相当于 1.7 万亿吨标准煤。因此，我国太阳能资源的总量十分丰富。 我国太阳能资源的年分布，总的来看具有高原大于平原、内陆大于沿海和气候干燥 大于气候湿润区等特点。青藏高原为一稳定的辐射高值区，高中心在雅鲁藏布江流域一 带，我国太阳年总辐射量最大值可达到2450kWh/ ( 相当于 280W/ )以上。高值带由此 向东北延伸，内蒙古高原也为一相对的高值区，等值线在高原东部边缘密集。与青藏高 原东部紧邻的四川盆地辐照量

49、很快下降，为我国辐射资源相对较低的地区。 计算可得 1961-1990 年我国太阳年总辐照量的分布，通过比较可以看出我国太阳年 总辐照量在前三十年（ 1961-1990 年）与后三十年（ 1971-2000 年）的变化大致为： （1）低值区明显地向东扩展。原位于贵州、重庆、四川东南部的1050 kWh/（相 当于 120 W/）低值中心向北略有扩大，但1230kWh/ (相当于 140W/ ) 等值线向东向 南明显扩展至整个长江中下游及江南和华南的大部。 （2）东北低值范围扩大。原来低于1400kWh/ (相当于 160W/ ) 的范围为黑龙江、 吉林及内蒙古北部，现向南扩展至辽宁大部及内蒙古中部地区。 亚洲新能源德令哈50MW 太阳能热发电项目工程可行性研究报告可行性研究阶段 第 15 页 （3）西部地区太阳年总辐照量略有增加。原来西北 东南走向的 1580kWh/ ( 相当 于 180W/ ) 等值线基本上被 1750kWh/ ( 相当于 200W/ )线所代替，即 1580kWh/ (相 当于 180W/ )等值线向东略有扩展。 青藏高原上原来两个1930kWh