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行业深度报告 http//www.cgws.com 请参考最后一页评级说明及重要声明 投资评级 推荐 ( 维持 ) 杨超 0755-83663214 Emailychaocgws.com 执业证书编号 S1070512070001 联系人(研究助理) 马晓明 021-61683506 Emailmaxiaomingcgws.com 从业证书编号 S1070116080094 行业表现 数据来源贝格数据 光热发电大风已至 熔盐 储能 乘风而起 电力设备与新能源深度报告 根据 能源局 太阳能十三五规划征求意见稿 ,到 2020 年底 我国 太阳能热发 电总装机容量达到 10GW;随着 能源局批复 装机 134.9 万千瓦 20 个项目, 我 国光热发电将扬帆起航。 熔融 盐 作为 高温 传热与储热介质 ,具有 热密度大、 价格低、 工况稳定 、 易调节等优点 。经过海外 多个 商业 电站项目 实践经验证 明, 二元熔盐体系( 40 KNO360 NaNO3) 具备 良好的热稳定性和低廉 的成本, 是光热发电储能的 核心 材料。 按照征求意见稿 10GW 装机规模计 算 , 预测需要 储能 熔 盐约 700 万吨,市场规模 将 达 百 亿级别 ,熔盐储能市场 将乘光热之风 开启 市场 。 我们认为, 先期进入 光热 熔盐 市场的 企业将 积累商 业化运行经验 , 能够提供低成本、高性能、优质服务的熔盐企业将引领行业 发展,在 未来 行业飞速发展中受益。  政策密集出台,光热扬帆起航。 近期 , 发改委 核定太阳能热发电标杆上 网电价为每千瓦时 1.15 元 ,与市场预期基本相符; 能源局发布 已批复 20 个项目 合计 装机 134.9 万千瓦 , 并明确 2018 年底前建成投产 ; 能源 局 太阳能利用十三五发展规划征求意见稿 中提出 2020 年光热发电 实现 10GW 的装机目标 。 随着 未来 项目的批复和建设加速 , 我国 光热 发电将迎来新的增长。  熔融盐 储能 , 光热发电核心 。 光热发电相较于风电、光伏,具备电能质 量高、不间断供电与适应能力强的特点,主要原因 是 光热发电 具有 热储 能系统 。 目前, 海外 多个 光热发电 商业电站项目中 已 应用二元 熔盐体系 ( 40 KNO360 NaNO3),实践 证明 该种熔盐具备良好的热稳定性 且成本低廉, 是光热 发电 储能的 核心 材料。  行业进入壁垒低,商业经验更具优势。 熔盐产品目前组成成分主要为硝 酸钠和硝酸钾,对于已具备生产能力的硝酸盐供应商而言,行业进入壁 垒比较低。 根据国际光热熔盐供应经验,成熟的光热熔盐绝不等同于传 统硝酸盐供给,光热企业投资方将更看重供应商熔盐商业运行经验,能 够提供低成本、高性能、优质服务的熔盐企业将引领行业发展,将在行 业飞速发展带来的受益。  风险提示 光热投资建设不及预期;政策落实不及预期;系统性风险; -5 0 5 10 15 20 25 沪深 300 电力设备与新能源 要点 投资建议 分析师 证券研究报告 电力设备与新能源 行业 | 行业深度 报告 2016 年 10 月 17 日 行业深度报告 长城证券 2 请参考最后一页评级说明及重要声明 目录 1. 光热发电大风已至 . 4 1.1 光热发电概述 4 1.1.1 何为光热发电 . 4 1.1.2 光热发电技术类型 . 5 1.1.3 光热发电特点 . 7 1.2 光热发电应用现状 8 1.2.1 国外光热发电行业成熟 . 8 1.2.2 国内光热发电迎扬帆起航 . 8 2. 熔融盐储能 光热发电核心 . 12 2.1 熔融盐概述 12 2.1.1 何为熔融盐 . 12 2.1.2 熔融盐应用场景 . 13 2.2 热熔盐 传蓄热核心材料 13 2.2.1 储能极佳材料 . 13 2.2.2 高效传热介质 . 14 3. 熔盐市场将乘光热之风启动 . 16 3.1 国内外光热熔盐供给分析 16 3.1.1 国际光热熔盐产品供应商 . 16 3.1.2 国内光热熔盐产品供应情况 . 16 3.2 热熔盐成分与市场分析 17 3.2.1 热熔盐指标分析 . 17 3.2.2 硝酸钠技术与市场 . 19 3.2.3 硝酸钾技术与市场 . 20 4. 相关标的 . 23 5. 风险提示 . 25 行业深度报告 长城证券 3 请参考最后一页评级说明及重要声明 图表目录 图 1 塔式光热发电原理图 4 图 2 聚光装置采集热能过程 . 5 图 3 传热介质加热过程 . 5 图 4 传热介质热传输与蓄热过程 5 图 5 冷凝水转化成水蒸气过程 5 图 6 水蒸气带动发电机工作 . 5 图 7 塔式热发电系统图 . 5 图 8 槽式光热发电系统原理图 . 6 图 9 西班牙 Andasol 太阳能热发 电站 6 图 10 塔式光热发电系统原理图 . 6 图 11 美国 Ivanpath 太阳能热发电站 . 6 图 12 菲涅尔式光热系统原理图 6 图 13 AREVA Solar 太阳能 光热电站 . 6 图 14 碟式光热发电系统原理图 . 7 图 15 碟式光热发电系统实景图 . 7 图 16 全球光热累计装机容量及同比涨跌幅 . 8 图 17 全球光热装机容量 占比 . 8 图 18 硝酸钠(一级)国内价格 . 19 图 19 硝酸钾(一级)国内价格 . 21 表 1 光热与光伏发电特性比较 . 7 表 2 光热发电相关行业政策及规划 . 8 表 3 太阳能热发电示范项目名单 . 9 表 4 熔融盐成分与特点 . 12 表 5 国际不同类型熔盐价格比较 . 12 表 6海外部分光热电站熔盐使用情况 . 13 表 7传热介质特性比较 . 15 表 8国际热熔盐供应商产品与应用 . 16 表 9国内热熔盐供应情况 . 17 表 10 中广核德令哈熔盐招标详情 . 17 表 11两种主流厂家硝酸盐产品技术参数 . 18 表 12工业硝酸钠国家标准 . 18 表 13工业硝酸钾国家标准( GB/T 1918-2011) 18 表 14硝酸钠供应商 . 20 表 15硝酸钾生产方法 . 21 表 16 国内硝酸钾供应商 . 22 行业深度报告 长城证券 4 请参考最后一页评级说明及重要声明 1. 光热 发电大风已至 1.1 光热 发电 概述 1.1.1 何为 光热 发电 太阳能光热发电 是不同于光伏发电的 可再生 能源应用技术 , 利用大规模阵列镜面 等 聚热装置 收集太阳热能, 通过 对 传热 介质 进行高温 加热, 介质经过换热器后产生高温蒸 汽 , 再推动汽轮发电机工作 , 从而 达到 生产 电能 的 目标 。白天多余的热量可存储于储热 介质中,在无日照情况下仍 可以 利用储热 保持正常发电 。 图 1 塔式光热发电 原理图 资料来源 公开 资料 长城证券研究所整理 光热发电中传热介质多为导热油和熔融盐,储热介质多采用二元熔融盐。 整个的光 热发电系统分成四部分集热系统、热传输系统、热交换 与蓄热 、发电系统。 以 塔式光热发电系统 为例说明光热发电工作原理。  集热 系统 集热系统 主要作用是 通过聚光装置(聚光镜或者定日镜) 采集太阳能 光热。 集热系统包括聚光装置、接收器、跟踪机构等部件。  热传输 系统 热传输系统主要是传输集热系统收集起来的热能 , 利用传热介质将 热能输送给蓄热系统 。 热传输系统一般有预热器、蒸汽发生器、过热器和再热器 等组成 , 传热介质多 采用 导热油和熔盐 。  热交换 与蓄热 热交换系统通过传热介质将冷凝水加热成蒸汽,从而推动发电机 进行发电。同时也可 将 热能 进行 储存,在无日照条件下 保持持续 发电 。 蓄热装置 常由真空绝热或以绝热材料包覆的蓄热器构成。  发电 系统 发电环节类似于传统 火力发电 , 用于 光热发电 的发电机有汽轮机、燃 气轮机、低沸点工质汽轮机、斯特林发电机等。 行业深度报告 长城证券 5 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 2 聚光装置采集热能过程 图 3 传热介质加热过程 资料来源 CSPPLAZA 长城证券研究所整理 资料来源 CSPPLAZA 长城证券研究所整理 图 4 传热介质 热传输与蓄热过程 图 5 冷凝水转化成水蒸气过程 资料来源 CSPPLAZA 长城证券研究所整理 资料来源 CSPPLAZA 长城证券研究所整理 图 6 水蒸气带动发电机工作 图 7 塔式热发电系统图 资料来源 CSPPLAZA 长城证券研究所整理 资料来源 CSPPLAZA 长城证券研究所整理 1.1.2 光热 发电技术 类型 光热发电根据聚光方式的不同主要分为槽式、塔式、 线性 菲涅尔 式 和碟式 。  槽式光热发电系统 利用串并联排列的槽式抛物面聚光器将太阳光聚到中心焦线 上,集热管中的流动热液体将热量连续不断地输送到高压蒸汽发生器中,通过换 热器进行热量交换,产生热蒸汽。 行业深度报告 长城证券 6 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 8 槽式光热发电系统 原理图 图 9 西班牙 Andasol 太阳能热发电站 资料来源 机械工程师 长城证券研究所整理 资料来源 CSPPLAZA 长城证券研究所整理  塔式光热发电系统 利用定日镜将太阳光聚焦在中心吸热塔顶部的吸热器上,加 热吸收工质使其直接产生蒸汽或换热后再产生蒸汽。 图 10 塔式光热发电系统 原理图 图 11 美国 Ivanpath 太阳能热发电站 资料来源 机械工程师 长城证券研究所整理 资料来源 CSPPLAZA 长城证券研究所整理  线性 菲涅尔式光热系统 该系统 是 是简化的槽式系统,主要区别在于用平面镜取 代槽式中的曲面镜。用一组平板镜代替槽式系统里的抛物面型的曲面镜进行聚焦, 通过调整控制平面镜的倾斜角度 , 将阳光反射到集热管中,实现聚焦加热。 图 12 菲涅尔式光热系统 原理图 图 13 AREVA Solar 太阳能光热电站 资料来源 AREVA Solar. 长城 证券研究所整理 资料来源 AREVA Solar. 长城证券 研究所整理  碟式光热发电系统利用旋转抛物面反射镜聚集入射太阳光到焦点上,放 臵 于焦点 处的太阳能接收器收集热能加热工质,再驱动斯特林发电机发电。 行业深度报告 长城证券 7 请参考最后一页评级说明及重要声明 图 14 碟式光热发电系统 原理图 图 15 碟式光热发电系统 实景图 资料来源 中国电科院 长城证券研究所整理 资料来源 CSPPLAZA 长城证券研究所整理 目前槽式系统 技术 最成熟 ,商业化应用 始于 80 年代美国简称的 SEGS 系列电站,在 已投运光热发电中占比最高; 塔式系统已逐步进入商业化阶段,相对槽式 转化率 可高 2035,有望成为大型商业化塔式系统的主流;线性 菲涅尔 式成本较低 槽式系统 ,采 用平面聚光替代了抛光镜,结构相对简单,成本低,但聚光和集光效率也较低 ; 碟式 适 合小型分布式发电,主要缺点是投资成本高,储热相对困难,商业前景相对较差。 1.1.3 光热发电 特点 电能质量高光热发电可通过储热系统来改善发电出力特性 , 保证了发电输出电流 稳定 , 降低 了 因电力电子器件 导致谐波的影响 , 避免了光伏和风 电难以解决的并网调峰 与调频的 问题 。 不间断 供电 储热系统储存白天的多余热量,等到晚上再利用其进行发电, 从而 可 实现光热电站 24 小时的不间断 供电。西班牙 Gemasolar 电站 熔盐蓄热技术系统可在没有 阳光的情况下持续发电 15 小时,成为世界上第一家实现全天供电 光热商业电站。 发电 适应性 强 光热发电 可 与 光伏 、 风电组成联合机组工作 。 Solar Reserve 在南非开 发的装机 100MW 的 Redstone 塔式光热项目紧邻 Solar Reserve 已开发的 75MW 的 Lesedi 光伏电站和 96MW 的 Jasper 光伏电站。三个电站 组成 全球 首个 混合了光伏和光热发电的 太阳能 应用系统,总装机达 271MW。 表 1 光热 与 光伏 发电 特性比较 光热发电 光伏发电 年发电小时数 带 储能 4000-5000; 不带储能 1000-2000。 1000-2000 转换效率 15-35 10-20 储能系统 通过介质如熔盐等材料进行热储能,使 用寿命长,损耗小,便于控制。 使用电池进行电能储存,使用寿命 短,损耗大。 技术水平 槽式、塔式技术相对成熟 技术成熟应用 建设成本(元 /瓦) 25-65 6.5-10 发电成本(元 /度) 0.8-1.5 0.5-0.9 优势 储热成本低且效率高、年发电小时数长 、 可调峰,与其他 发电可有效配合 技术和产业相对成熟 劣势 初期建设成本较高 生产和维护过程存在污染,且稳定性 有待提高,靠天吃饭。 行业深度报告 长城证券 8 请参考最后一页评级说明及重要声明 资料来源网络资料 长城证券研究所整理 1.2 光热 发电 应用现状 1.2.1 国外光热发电 行业 成熟 截止到 2015 年底,全球光热项目累计装机容量接近 5GW, 2008-2015 年光热累计装 机容量复合增长率达 38.32。 2015 年新增装机容量约 460MW,其中摩洛哥的一个项目 增加 160MW,南非的两个项目增加 150MW。 美国和西班牙两国光热电站装机容量在全球占比高达 87,近两年两国新增光热电 站装机容量增速趋缓,而从近期规划来看,南非、摩洛哥、中东、印度、中国等国家已 走向项目规划和建设快速发展的行业通道 , 全球光热电站装机总容量增速依然会维持在 目前的 较高水平。 图 16 全球光热累计装机容量及同比涨跌幅 图 17 全球光热装机容量占比 资料来源 CPS today 长城证券研究所整理 资料来源 CPS today 长城证券研究所整理 1.2.2 国内 光热发电迎 扬帆起航 我国的 光热发电 项目 处于 起步阶段 , 截止 2015 年底,纯发电项目 总装机约为 15MW, 除了 中控 德令 哈 10MW 塔式电站其有商业化规模以外,其他均为小型的示范和实验性项 目 。 2016 年 8 月,首航节能 敦煌熔盐塔式电站 光热电站投入运行 ,新增装机容量 10MW。 2016 年 9 月,国家发改委 印发 关于太阳能热发电标杆上网电价政策的通知,核定 太阳能热发电标杆上网电价为每千瓦时 1.15 元, 同时鼓励地方政府对太阳能热发电企业 采取税费减免、财政补贴、绿色信贷、土地优惠等措施 。上网电价 与 此前市场 1.2 元 左右 的 预期 比较接近 , 按照风电和光伏行业发展的规律,上网电价确定之后,行业开始出现 爆发式增长 。 表 2 光热发电 相关 行业政策及规划 政策名称 发布范围 发布时间 光热内容 战略性新兴产业重点产品 和服务指导目录 国家发改委 2013.2 储热材料和系统、油盐换热器、熔融盐泵等在列;涉及到太阳能热发 电站设计方法,热电联供太阳能热发电站规范,槽式、塔式、碟式太 阳能热发电系统技术服务,风光互补供电系统服务等多项技术和服 务。 0 10 20 30 40 50 60 70 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 累计装机容量( MW) 同比涨跌幅( ) 45.55 42.18 4.51 4.51 3.01 0.24 西班牙 美国 印度 北非国家 南非 其他 行业深度报告 长城证券 9 请参考最后一页评级说明及重要声明 政策名称 发布范围 发布时间 光热内容 关于做好太阳能发展“十 三五”规划编制工作的通知 国家能源局 2014.12 “十三五”规划研究应包括太阳能热发电重点区域及规模、重点项目 选址及建设条件、技术路线和技术经济性研究、太阳能热利用目标、 重点地区、发展模式、应用推广方式和措施等。 关于下达 2015年能源领域 行业标准制(修)订计划的 通知 国家能源局 2015.7 文件涉及多项太阳能热利用标准项目,对于太阳能热发电厂预可研、 初步设计等均作出规范,对于塔式电站、槽式电站、换热系统、储热 系统等均有所涉及。 河北省张家口市可再生能 源示范区发展规划 国家发改委 2015.7 太阳能光热发电装机到 2020 年达到 1GW,到 2030 年装机 6GW;依 托大型光热发电站,实施热电联供;试点光热发电和储能价格 。 国家能源局关于组织太阳 能热发电示范项目建设的通 知 国家能源局 2015.9 组织一批太阳能热发电示范项目建设;通过示范项目建设,形成国内 光热设备制造产业链,支持的示范项目应达到商业应用规模,单机容 量不低于 5 万千瓦。 太阳能利用十三五发展规 划征求意见稿 国家能源局 2015.12 到 2020 年底,太阳能发电装机容量达到 160GW,其中太阳能热发电 总装机容量达到 10GW,太阳能热利用集热面积保有量达到 8 亿平方 米。 中华人民共和国国民经济 和社会发展第十三个五年规 划纲要 国家发改委 2016.3 建设现代能源体系,积极支持光热发电;将实施光热发电示范工程列为能源发展重大工程 ;加快推进光热发电技术研发应用。 能源技术革命创新行动计 划( 2016-2030) 国家发改委 2016.3 将研究大型光热电站关键技术,开展大型风光热互补电站示范作为重 要任务;重点研究太阳能光热高效利用高温储热技术;将 50100MW 级大型全天连续运行太阳能热电站及太阳能综合梯级利用列为重点 战略方向;将对 50MW 级储热的风光热互补混合发电系统开展研发 及攻关。 关于促进电储能参与“三 北”地区电力辅助服务补偿 (市场)机制试点工作的通 知 国家能源局 2016.6 鼓励发电企业、售电企业、电力用户、电储能企业等投资建设电储能 设施,鼓励各地规划集中式新能源发电基地时配置适当规模的电储能 设施,实现电储能设施与新能源、电网的协调优化运行;促进发电侧 电储能设施参 与调峰调频辅助服务;电网企业要主动为电储能设施接 入电网提供服务 关于太阳能热发电标杆上 网电价政策的通知 国家发改委 2016.9 核定太阳能热发电标杆上网电价为每千瓦时 1.15 元, 国家能源局关于建设太阳 能热发电示范项目的通知 国家能源局 2016.9 20 个项目入选中国首批光热发电示范项目名单,总装机约 1.35GW, 包括 9 个塔式电站, 7 个槽式电站和 4 个菲涅尔电站,无碟式项目入 围。 资料来源 公开资料 长城证券研究所整理 9 月 14 日, 国家能源局发布 国家能源局关于建设太阳能热发电示范项目的通知 , 共 20 个项目入选中国首批光热发电示范项目名单,总计装机容量 134.9 万千瓦,包括 9 个塔式电站, 7 个槽式电站和 4 个菲涅 尔电站,无碟式项目 。 项目 分别位于 甘肃( 9 个)、 青海( 4 个)、河北( 4 个)、内蒙古( 2 个)、新疆( 1 个)。 表 3 太 阳能热发电示范项目名单 序 号 项目名称 项目投资企业 技术路线 技术来源与系统集成企业 系统转换 效率 行业深度报告 长城证券 10 请参考最后一页评级说明及重要声明 序 号 项目名称 项目投资企业 技术路线 技术来源与系统集成企业 系统转换 效率 塔式 1 青海中控太阳能发电有限公司 德令哈熔盐塔式 5万千万光热发 电项目 青海中控太阳能发电 有限公司 熔盐塔式, 6 小时 熔融盐储热 浙江中控太阳能技术有限公 司 18 2 北京首航艾启威节能技术股份 有限公司敦煌熔盐塔式 10 万千 瓦光热发电示范项目 北京首航艾启威节能 技术股份有限公司 熔盐塔式, 11 小时 熔融盐储热 北京首航艾启威节能技术股 份有限公司 16.01 3 中国电建西北勘测设计研究院 有限公司共和熔盐塔式 5万千瓦 光热发电项目 中国电建西北勘测设 计研究院有限公司 熔盐塔式, 6 小时 熔融盐储热 浙江中控太阳能技术有限公 司 /中国电建西北勘测设计 研究院有限公司 15.54 4 中国电力工程顾问集团西北电 力设计院有限公司哈密熔盐塔 式 5 万千瓦光热发电项目 中国电力工程顾问集 团西北电力设计院有 限公司 熔盐塔式, 8 小时 熔融盐储热 浙江中控太阳能技术有限公 司 /中国电力工程顾问集团 西北电力设计院有限公司 15.5 5 国电投黄河上游水电开发有限 责任公司德令哈水工质塔式 13.5 万千瓦光热发电项目 国电投黄河上游水电 开发有限责任公司 水工质塔式, 3.7 小 时熔融盐储热 美国亮源能源有限公司 /中 国电力工程顾问集团西北电 力设计院有限公司 15 6 中国三峡新能源有限公司金塔 熔盐塔式 10 万千瓦光热发电项 目 中国三峡新能源有限 公司 熔盐塔式, 8 小时 熔融盐储热 北京首航艾启威节能技术股 份有限公司 /中国电建西北 勘测设计研究院有限公司 15.82 7 达华工程管理(集团)有限公司 尚义水工质塔式 5万千瓦光热发 电项目 达华工程管理(集团) 有限公司,中国科学 院电工研究所 水工质塔式, 4 小 时熔融盐储热 中国科学院电工研究所 17 8 玉门鑫能光热第一电力有限公 司熔盐塔式 5万千瓦光热发电项 目 玉门鑫能光热第一电 力有限公司 熔盐塔式,熔岩二 次反射 6 小时 上海晶电新能源有限公司 / 江苏鑫晨光热技术有限公司 18.5 9 北京国华电力有限责任公司玉 门熔盐塔式 10 万千瓦光热发电 项目 北京国华电力有限责 任公司 熔盐塔式, 10 小时 熔融盐储热 北京首航艾启威节能技术股 份有限公司 16.5 槽式 1 常州龙腾太阳能热电设备有限 公司玉门东镇导热油槽式 5万千 瓦光热发电项目 常州龙腾太阳能热电 设备有限公司 导热油槽式, 7 小 时熔融盐储热 常州龙腾太阳能热电设备有 限公司 24.6 2 深圳市金钒能源科技有限公司 阿克塞 5万千瓦熔盐槽式光热发 电项目 深圳市金钒能源 科技 有限公司 熔盐槽式, 15 小时 熔融盐储热 天津滨海光热发电投资有限 公司 21 3 中海阳能源集团股份有限公司 玉门东镇导热油槽式 5万千瓦光 热发电项目 中海阳能源集团股份 有限公司 导热油槽式, 7 小 时熔融盐储热 中海阳能源集团股份有限公 司 24.6 4 内蒙古中核龙腾新能源有限公 司乌拉特中旗导热油槽式 10 万 千瓦光热发电项目 内蒙古中核龙腾新能 源有限公司 导热油槽式, 4 小 时熔融盐储热 常州龙腾太阳能热电设备有 限公司 /内蒙古中核龙腾新 能源有限公司 26.76 5 中广核太阳能德令哈有限公司导热油槽式 5万千瓦光热发电项 中广核太阳能德令哈有限公司 导热油槽式, 9 小时熔融盐储热 中广核太阳能开发有限公司 14.03 行业深度报告 长城证券 11 请参考最后一页评级说明及重要声明 序 号 项目名称 项目投资企业 技术路线 技术来源与系统集成企业 系统转换 效率 目 6 中节能甘肃武威太阳能发电有 限公司古浪导热油槽式 10 万千 瓦光热发电项目 中节能甘肃武威太阳 能发电有限公司 导热油槽式, 7 小 时熔融盐储热 常州龙腾太阳能热电设备有 限公司 / 中节能太阳能股份 有限公司 14 7 中阳张家口察北能源有限公司 熔盐槽式 6.4 万千瓦光热发电项 目 中阳张家口察北能源 有限公司 熔盐槽式, 16 小时 熔融盐储热 天源公司 /中阳张家口察北 能源有限公司 21.5 菲涅尔式 1 兰州大成科技股份有限公司敦 煌熔盐线性菲涅尔式 5万千瓦光 热发电示范项目 兰州大成科技股份有 限公司 熔盐线性菲涅尔 式, 13 小时熔融盐 储热 兰州大成科技股份有限公司 16.7 2 北方联合电力有限责任公司乌 拉特旗导热油菲涅尔式 5万千瓦 光热发电项目 华能北方联合电力有 限责任公司 导热油菲涅尔式, 6 小时熔融盐储热 中国华能集团清洁能源技术 研究院 18.5 3 中信张北新能源开发有限公司 水工质类菲涅尔式 5万千瓦光热 发电项目 中信张北新能源开发 有限公司 水工质类菲涅尔 式, 14 小时全固态 配方混凝土储热 北京兆阳光热技术有限公司 10.5 4 张北华强兆阳能源有限公司张 家口水工质类菲涅尔式 5万千瓦 太阳能热发电项目 张北华强兆阳能源有 限公司 水工质类菲涅尔 式, 14 小时全固态 配方混凝土储热 北京兆阳光热技术有限公司 11.9 资料来源 国家能源局关于建设太阳能热发电示范项目的通知 长城证券研究所整理 行业深度报告 http//www.cgws.com 请参考最后一页评级说明及重要声明 2. 熔融盐 储能 光热发电核心 2.1 熔 融 盐 概述 2.1.1 何为 熔 融 盐 熔融盐 也 称为 熔盐 ,通常指无机盐的熔融体,是阴阳离子组成的在高温下呈液态的 无机化合物 。 广义的熔融盐 包括 氧化物熔体及熔融有机物 , 从构成上可分为二元熔盐和 多元 组合 熔盐,从使用温度上可分为低温熔盐、中温熔盐、高温熔盐。 熔融盐 是世界上 公认的最佳高温传热储热介质,具有储热密度大、价格低、放热工况稳定易调节等优点, 熔融盐在液态下有很多优异的性质,如较宽的温度范围 、蒸汽压低,低粘度、 良好 的导电性 、 较高的离子迁移和扩散速率 、高比热容量等,同时还具备溶解核燃料、金属 等不同材料的能力等,在蓄热传热、反应介质、熔盐电解液、废热利用、 高温燃料电池 方面得到广泛应用。 表 4 熔 融 盐成分与特点 主要成分 特点 发展情况 二元 熔 盐 ( 40 KNO360 KNO3) 1、硫、氯含量低; 2、颗粒更充盈 , 结构细腻; 3、熔点偏高; 大规模商业化发展,技术成熟稳定,得到实际工 程项目的验证。 三 元熔盐 HTS ( 7% NaNO353% KNO340% NaNO2) 1、 使用范围广 2、 熔点较低 工业化应用成熟,但需 防止亚硝酸盐组分的缓慢 氧化 , 亚硝酸盐 有毒性。 多元高温熔盐 ( LiF-NaF-KF、 NaF-KF-ZrF4、 NaF-NaBF4、 LiCl-KCl) 1、硫、氯含量低; 2、使用温度范围广, 80-850℃。 处于重点研发和初步应用的阶段,碳酸盐、氧化 物等熔点高,氯化物对设备腐蚀性大,氟化盐价 格昂贵且工作温度高,目前研究主要是对硝酸盐 进行改进,对于硝酸钠的需求有一定的保证。 纳米改性增效熔盐 1、传热导热性好; 2、储能密度大; 3、体积收缩比小。 概念研究阶段,无实际应用。 石墨(烯)复合熔盐 导热性能更好,避免设备局部过热。 概念研究阶段,无实际应用。 镁基高温储能材料 1、使用温度更高; 2、热能利用率大,热效率高; 3、可改变太阳能热发电技术路线, 使度电成本更低。 概念研究阶段,无实际应用。 资料来源学术资料 长城证券研究所整理 表 5 国际不同类型熔盐价格比较 熔盐体系 组成( mol) 熔点 ℃ 价格 (美元 /kg) LiF-NaF-KF 46.5-11.5-42 454 11.3 NaF-KF-ZrF4 10-48-42 385 4.6 NaF-NaBF4 8-92 385 0.82 LiCl-KCl 59-41 355 1.12 HTS 7-48-45 142 0.33 资料来源 传蓄热熔盐的热物性 长城证券研究所整理 行业深度报告 长城证券 13 请参考最后一页评级说明及重要声明 2.1.2 熔 融 盐应用 场景  传统 用途  工业应用 技术 已 比较成熟 , 应用中使用较多的是 HTS 熔盐体系 。 在非循环系 统中 , HTS 熔盐由于有低的蒸气压常被用于炼油行业 , 其主要应用在天然气脱水、 重油稳定化处理和氨水吸收制冷系统氨的再生等领域。  氧化 物制备 由于硝酸熔盐具有较低的熔点和很高的含氧碱度 , 所以非常适合作 为无机物合成的溶剂 , 特别用于氧化物的制备 。  储能应用  光热 发电 熔 融 盐具有储热密度大、价格低、放热工况稳定易调节等优点, 是光 热 发电 储能的 核心 材料 。同时可支持光热机组与光伏、风 电组成互补联合发电系 统, 将不稳定电能 转换成稳定的热源,降低了对电 网的冲击,解决风光消纳问题,  谷电 制热 用低谷电给熔盐加热,使用熔盐储存的热能来供热供暖,实现低价电 对于高价电的替代,该模式可降低 分布式电源 的运行成本, 目前 行业还处于试验 阶段,应用情况看未来发展。 2.2 热熔盐 传蓄热 核心材料 2.2.1 储能极佳材料 光 热发电作为太阳能利用的一种主要形式拥有十分广阔的前景 , 而储热系统是太阳 能热发电的核心 , 储热系统的 关键 是储热材料 。目前,已经在多个实际电站项目中有应 用熔盐采用 二元 熔盐体系 ( 40 KNO360 NaNO3)。 经实践运营 经验 证明 ,该种熔盐 具备 良好的热稳定性和低廉的成本, 应用 效果良好 , 是光热储能的极佳材料。 2009 年,西班牙 Andasol 槽式光热发电成为全球首个成功运行的、 配置 了 盐储热系 统的商业化 光热 电站。 2010 年,意大利阿基米德 4.9MW 槽式 光热 电站运行,成为世界 上首个使用熔融盐做传热介质 和 储热介质的光热电站。 2011 年 , Torresol 能源公司 19.9MW 的塔式光热电站 Gemasolar 全球范围内首次成功实现 24 小时持续发电。 表 6 海外部分光热电站熔盐使用情况 电站名称 装机容量 储能时长 熔盐需求量 Andasol-1 50MW 7.5 小时 28500 吨 Andasol-2 50MW 7.5 小时 28500 吨 Andasol-3 50MW 7.5 小时 28500 吨 Extresol-1 50MW 7.5 小时 28500 吨 Extresol-2 50MW 7.5 小时 28500 吨 Extresol-3 50MW 7.5 小时 28500 吨 Valle 1 50MW 7.5 小时 28500 吨 Valle 2 50MW 7.5 小时 28500 吨 Aste 1A 50MW 8 小时 30000 吨 Aste 1B 50MW 8 小时 30000 吨 行业深度报告 长城证券 14 请参考最后一页评级说明及重要声明 电站名称 装机容量 储能时长 熔盐需求量 Astexol II 50MW 8 小时 30000 吨 Gemasolar 20MW 15 小时 18000 吨 La Africana 50MW 7.5 小时 28500 吨 La Dehesa 50MW 7.5 小时 29000 吨 La Florida 50MW 7.5 小时 29000 吨 Manchasol-1 50MW 7.5 小时 28500 吨 Manchasol-2 50MW 7.5 小时 28500 吨 Termosol 1 50MW 9 小时 32000 吨 Termosol 1 50MW 9 小时 32000 吨 Solana 280MW 6 小时 105000 吨 Archimede 5MW 8 小时 1580 吨 资料来源 CSPPLAZA 长 城证券研究所整理 国外大量的商业电站运营经验表明, 配置 熔盐 储热系统 的光热发电系统,能够 使电 站能够实现 24 小时持续供电;与不稳定的光伏和风电 电能 输出相比较, 功率高度可调节 , 输出电能质量曲线平滑;同时 其有能力与传统的煤电、燃气发电、核电的电力生产方式 相媲美,具备了作为基础支撑电源与传统火电厂竞争的潜力。 目前 我国 由于光热电站装机容量较小,熔盐需求量也相对较少。主要业绩包括 浙江 联大化工成功中标中广核青海德令哈太阳能热发电技术试验基地项目一期硝酸盐供应; 新疆硝石钾肥中标中广核德令哈光热发电项目的熔盐供应商 硝酸钠产品,文通钾盐 中标 该项目硝酸钾产品 。 国家能源局发公布的 首批 20 个 光热发电示范项目名单 中, 18 个项目中采用熔盐储 能的方式, 2 个 50MW 光热的项目采用 全固态配方混凝土储热方式 。合计采用 熔盐储热 装机容量 共 1.249GW,需求熔盐大致 88 万 吨,光热 行业的应用将成为 熔融盐需求 快速增 长的重要途径。 2.2.2 高效 传热 介质 在光热发电系统中, 可用于做传热介质的材料大致有气体(如 He、 CO2、水蒸气等)、 液体(如水、导热油等)、液态金属、以及熔盐等几类。  水和水蒸气经济方便,可直接带动汽轮机发电,可以省去中间的换热环节,  导热油是一类常温下为液态且流动性好 ,但价格也相对较贵。目前导热油使用温 度难以超过 400℃ ,且高温下容易变质,使用寿命短,一般只有 3-5 年,使用压 力也需在 1MPa 以上,还易发生泄漏、着火等安全问题。  液态金属的流动性好,传热能力高,且使用温度范围广,使用温度高,蒸汽压也 较低,但这类介质价格昂贵,腐蚀性强,有些如 Na 等活泼金属还容易发生泄漏、 爆炸等事故,安全性差。  熔 融 盐的传热性能好,使用温度高,能满足各种使用温度,价格低,即使发生泄 漏也不会带来着火等安全问题,不足是在传热应用中容易凝固造成管道冻堵现象, 在核能和太阳能传热领域是一种极具应用价值的传热介质 。 行业深度报告 长城证券 15 请参考最后一页评级说明及重要声明 表 7 传热介质特性比较 传热工质 优点 缺点 水 /水蒸气 经济方便、可直接带动汽轮机,省去了中间换热环节 系统压力大( 10MPa 以上)、蒸汽传热能力差,容易发生烧毁事故。 导热油 流动性好、凝固点低,传热性能好 价格贵、使用寿命短( 3-5 年)、使用温度低( 400℃ 以下)、泄露易着火、有污染,压力高( 1MPa 左右)。 液态金属 传热性好、传热能力强、使用温度高且温度范围广 价格昂贵、腐蚀性强,易泄露、易着火甚至爆炸、安全性能差。 热空气 经济方便、能够直接带动空气动力机、使用温度可达千度以上 传热能力差,热容小,散热造成温度快速下降,高温难以维持。 熔盐 传热性能好、饱和蒸汽压力低、高温粘度低、使用 温度较高、比热容大、寿命长( 30 年)、价格低、 系统安全可靠 容易凝固冻堵管路,某些熔盐对管路腐蚀性较强;高温 情况下,氯根、硫酸根对于金属腐蚀性较强,硝酸根对 金属腐蚀性较小。 资料来源 公开资料 长城证券研究所整理 国家能源局发公布的 首批 20 个 光热发电示范项目名单 中,采用水与水蒸气作为传热 介质的项目共 4 个,采用导热油作为传热介质的项目共 4 个,采用热熔盐作为传热介质 的项目共 10 个。 行业深度报告 http//www.cgws.com 请参考最后一页评级说明及重要声明 3. 熔盐市场 将乘 光热之 风 启动 3.1 国内
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