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光熱發(fā)電行業(yè)專題報(bào)告:“光”彩奪目,炙手可“熱”

添加時(shí)間:2022-08-06 18:10:03   瀏覽次數(shù):754  

(報(bào)告出品方/作者:西部證券,李華豐)

一、雙碳背景下,新能源蓬勃發(fā)展

2020年,我國(guó)提出力爭(zhēng)在2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取 2060 年前實(shí)現(xiàn)碳 中和目標(biāo),“雙碳”目標(biāo)的提出新一輪能源革命。據(jù)網(wǎng)易研究局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,2020年全年中國(guó)共排放103.76億噸二氧化碳。從行業(yè)大類看,工業(yè)領(lǐng)域排放量51.6億噸, 占比49.75%;電力領(lǐng)域位列第二,排放36.66億噸二氧化碳,占比35.33%作為占據(jù) 碳排放量三分之一的電力行業(yè),其完成“脫碳”將為“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供巨大助力。

電力系統(tǒng)深度脫碳的方式之一即更多依賴以太陽(yáng)能、風(fēng)力等可再生能源2021年,我國(guó) 發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘苛窟_(dá)到23.77億千瓦,其中清潔能源占比45.4%;新增發(fā)電裝機(jī)容量1.76億千瓦,新增清潔能源裝機(jī)容量占比70.58%。國(guó)家能源局局長(zhǎng)章建華表示,2025年可再 生能源發(fā)電裝機(jī)占比將超50%,未來(lái)風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電將成為電力行業(yè)發(fā)展的重要方向。

 

二、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能必不可少,光熱發(fā)電未來(lái)可期

2.1同屬太陽(yáng)能發(fā)電,光伏發(fā)展先于光熱

太陽(yáng)能發(fā)電規(guī)模持續(xù)高增。2021 年,我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到 3.07 億千瓦,同比 增長(zhǎng) 20.9%;近年來(lái)太陽(yáng)能發(fā)電快速發(fā)展,太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)量占清潔能源裝機(jī)量的比重持 續(xù)提升,2021 年已經(jīng)達(dá)到 28.41%。在清潔能源裝機(jī)量占總量比持續(xù)上升的大勢(shì)下, 2009-2021 年太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)量占清潔能源比仍持續(xù)走高。

太陽(yáng)能發(fā)電分為光熱發(fā)電與光伏發(fā)電兩種。光伏發(fā)電是利用光伏電池板將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)?電能的發(fā)電方式(光能電能)。光熱發(fā)電也稱聚光型太陽(yáng)能熱發(fā)電,是利用大量反射鏡以聚焦的方式將太陽(yáng)光聚集起來(lái),加熱工質(zhì),先將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能,并將熱能儲(chǔ)存起來(lái), 在需要發(fā)電時(shí),再利用高溫工質(zhì)產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽,驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電(光能熱 能機(jī)械能電能)。而正因?yàn)楣鉄岚l(fā)電特有的光熱轉(zhuǎn)換過(guò)程,也使光熱發(fā)電自帶儲(chǔ)能本 領(lǐng)。我國(guó)正加速構(gòu)建“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”,光熱發(fā)電集發(fā)電與儲(chǔ)能為一身, 將在有效解決新能源發(fā)電波動(dòng)性問(wèn)題上扮演重要的角色。

光熱發(fā)電和光伏發(fā)電對(duì)比來(lái)看: 1)在應(yīng)用方式上,目前光伏發(fā)電多應(yīng)用于分布式發(fā)電,而光熱發(fā)電多用于集中式發(fā)電。 光伏發(fā)電產(chǎn)生的是直流電,而光熱發(fā)電產(chǎn)生的是和傳統(tǒng)的火電一樣的交流電,所以與傳統(tǒng) 發(fā)電方式及現(xiàn)有電網(wǎng)能夠更好契合,可直接上網(wǎng)。 2)在儲(chǔ)能方式上,光熱發(fā)電由于自帶儲(chǔ)能而具備調(diào)峰的功能,對(duì)于彌補(bǔ)太陽(yáng)能發(fā)電的間 歇性有著非常重要的意義。而光伏發(fā)電由于直接由光能直接轉(zhuǎn)換為電能,而發(fā)電會(huì)受氣象 條件制約,因此發(fā)電功率具有間歇性、波動(dòng)性和隨機(jī)性。

國(guó)內(nèi)累計(jì)光伏裝機(jī)容量遠(yuǎn)大于光熱裝機(jī)容量。截至 2021 年底,我國(guó)光伏累計(jì)裝機(jī)容量 3.06 億千瓦,而光熱累計(jì)裝機(jī)容量為 589 兆瓦,光伏裝機(jī)容量遠(yuǎn)大于光熱。兩者差距懸殊主要 系目前光伏發(fā)電成本遠(yuǎn)低于光熱發(fā)電,無(wú)論是從占地面積還是光電效率,光熱發(fā)電都沒(méi)有 太大優(yōu)勢(shì),難以在市場(chǎng)化條件下實(shí)現(xiàn)大規(guī)模獨(dú)立發(fā)展。

國(guó)內(nèi)光熱項(xiàng)目集中在 2018-2019 年投運(yùn),隨后發(fā)展進(jìn)度有所放緩。截止目前,我國(guó)共有 10 個(gè)大型光熱項(xiàng)目投運(yùn),合計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到 560MW(部分小于 10MW 的項(xiàng)目披露信息 較少,未計(jì)入統(tǒng)計(jì))。我國(guó)早的光熱項(xiàng)目(青海中控太陽(yáng)能德令哈 10MW 塔式光熱電站)于 2013 年 7 月成功并網(wǎng),是亞洲首先投入商業(yè)運(yùn)行的光熱項(xiàng)目、全球第六座實(shí)現(xiàn)商 業(yè)化運(yùn)營(yíng)的塔式光熱電站。2016 年 9 月 14 日,國(guó)家能源局發(fā)布首批 20 個(gè)太陽(yáng)能熱發(fā) 電示范項(xiàng)目名單,包括 9 個(gè)塔式電站,7 個(gè)槽式電站和 4 個(gè)菲涅爾電站,總裝機(jī) 134.9 萬(wàn) 千瓦。在首批項(xiàng)目中,有 8 個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)順利投運(yùn),而部分項(xiàng)目由于資金短缺陷入停滯,后 續(xù)隨著新的投資注入,有望重啟工程進(jìn)度。

2.2承儲(chǔ)能之風(fēng),光熱迎來(lái)新生機(jī)

2.2.1儲(chǔ)能發(fā)展,勢(shì)在必行

電力市場(chǎng)發(fā)展至今,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能必不可少。風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電雖較傳統(tǒng)化石 燃料發(fā)電在資源豐富程度、環(huán)保性、地域性等方面具有顯著優(yōu)勢(shì),但在實(shí)際應(yīng)用中,依然 面臨挑戰(zhàn):光伏發(fā)電功率受陽(yáng)光強(qiáng)度、角度影響,隨機(jī)性強(qiáng);風(fēng)力發(fā)電則受風(fēng)速影響,同 時(shí),風(fēng)力發(fā)電具有逆調(diào)峰特性,即風(fēng)力發(fā)電功率大的時(shí)刻為用電負(fù)荷低的時(shí)段。新能源發(fā) 電的季節(jié)性、間歇性、波動(dòng)性等特征成為抑制其被效率高使用的主要因素。

 

因此,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展勢(shì)在必行。只有大力發(fā)展長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng),充分發(fā)揮其對(duì)新能源電 力的調(diào)節(jié)作用,才能實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電、太陽(yáng)能電的合理運(yùn)用,從而達(dá)到大限度延長(zhǎng)并網(wǎng)供電 時(shí)間的目的。國(guó)內(nèi)一般將可實(shí)現(xiàn)大于 4 小時(shí)或者數(shù)天、數(shù)月充放電循環(huán)的儲(chǔ)能系統(tǒng)統(tǒng)稱為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。 2011 年 9 月,美國(guó)能源部率先啟動(dòng)“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能攻關(guān)”計(jì)劃,將電化學(xué)儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱、 化學(xué)儲(chǔ)能等納入考慮,將滿足電網(wǎng)靈活性所需的持續(xù)時(shí)間和成本目標(biāo)的任何儲(chǔ)能技術(shù)組合。 長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)(LDES)目前無(wú)明確定義,美國(guó)能源部將其定義為“至少連續(xù)運(yùn)行(放電) 10 小時(shí),使用壽命在 15-20 年的電力儲(chǔ)備系統(tǒng)”。

全球長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能市場(chǎng)欣欣向榮。據(jù)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能委員會(huì)與麥肯錫聯(lián)合發(fā)布的報(bào)告,截至 2021 年 11 月,全球已部署或投入運(yùn)營(yíng)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)已超過(guò) 5GW(對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能容量約 65GWh) (不包括氫儲(chǔ)能、鋰電池和抽水蓄能)。據(jù)麥肯錫預(yù)計(jì):隨著可再生能源占比持續(xù)提升, 至 2025 年長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能全球累計(jì)裝機(jī)量將達(dá) 30-40GW(對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能容量約 1TWh),累計(jì)投資 額約 500 億美元;至 2030 年,全球可再生能源滲透率將超過(guò) 60%,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能全球累計(jì)裝 機(jī)量將達(dá) 150-400GW(對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能容量約 5-10TWh),累計(jì)投資額約 2000-5000 億美元。 至 2040 年,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能全球累計(jì)裝機(jī)量將達(dá) 1.5-2.5TW(對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能容量約 85-140TWh), 累計(jì)投資額約 1.5-3.0 萬(wàn)億美元。

我國(guó)積極推進(jìn)儲(chǔ)能和可再生能源協(xié)同發(fā)展。2021 年 8 月 10 日發(fā)改委與能源局聯(lián)合印發(fā)的 《關(guān)于鼓勵(lì)可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購(gòu)買(mǎi)調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》中明確提出: 隨著我國(guó)可再生能源的迅猛發(fā)展,電力系統(tǒng)靈活性不足、調(diào)節(jié)能力不夠等短板和問(wèn)題突出, 制約更高比例和更大規(guī)??稍偕茉窗l(fā)展。實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰關(guān)鍵在促進(jìn)可再生能源發(fā)展,促進(jìn) 可再生能源發(fā)展關(guān)鍵在于消納,保障可再生能源消納關(guān)鍵在于電網(wǎng)接入、調(diào)峰和儲(chǔ)能。同 時(shí),該文件鼓勵(lì)多渠道增加調(diào)峰資源。承擔(dān)可再生能源消納對(duì)應(yīng)的調(diào)峰資源,包括抽水蓄 能電站、化學(xué)儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能、氣電、光熱電站、靈活性制造改造的煤電。

各地積極推行儲(chǔ)能支持政策,截至 2022 年 7 月底,已有 28 省區(qū)發(fā)布十四五清潔能源發(fā) 展目標(biāo),其中 26 省市提出裝機(jī)規(guī)模 10~25%的儲(chǔ)能配比要求。此外,新疆發(fā)改委在《服 務(wù)推進(jìn)自治區(qū)大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)操作指引(1.0 版)》中特別指出,對(duì)建設(shè) 4 小時(shí)以上 時(shí)長(zhǎng)儲(chǔ)能項(xiàng)目的企業(yè),允許配建儲(chǔ)能規(guī)模 4 倍的風(fēng)電光伏發(fā)電項(xiàng)目;鼓勵(lì)光伏與儲(chǔ)熱型光 熱發(fā)電以 9∶1 規(guī)模配建。

2.2.2儲(chǔ)能形式,百家爭(zhēng)鳴

儲(chǔ)能技術(shù)路線百家爭(zhēng)鳴,各有所長(zhǎng)。根據(jù)能源存儲(chǔ)形式不同,可基本分為機(jī)械式、電化學(xué)、 電磁儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、化學(xué)類儲(chǔ)能幾大類?,F(xiàn)階段,電化學(xué)儲(chǔ)能商用化進(jìn)展更快,且相對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)能,電化學(xué)儲(chǔ)能并不是效率高的 儲(chǔ)能方式。而熱儲(chǔ)能系統(tǒng)在冷、熱、電綜合能源利用方面效率高,在儲(chǔ)熱容量、規(guī)模化建 設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本、運(yùn)行壽命、發(fā)電功率等方面具有突出優(yōu)勢(shì),特別是對(duì)消納間歇性 新能源(風(fēng)電、光伏等)裝機(jī)出力,在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行等方面發(fā)揮重要作用,具有廣闊的發(fā)展前景。

2.2.3政策利好與自身優(yōu)勢(shì)雙重加碼,光熱迎來(lái)新熱潮

光熱發(fā)電核心優(yōu)勢(shì)如下:

1)連續(xù)、穩(wěn)定:太陽(yáng)能熱發(fā)電自帶大容量、低成本的儲(chǔ)能系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)、穩(wěn) 定發(fā)電,也可按需求滿足早晚高峰、尖峰時(shí)段及夜間用電,替代部分火電機(jī)組承擔(dān)電力系 統(tǒng)的基礎(chǔ)負(fù)荷。光熱發(fā)電承擔(dān)基礎(chǔ)負(fù)荷的能力已在多個(gè)項(xiàng)目中得到驗(yàn)證:西班牙有18個(gè) 太陽(yáng)能熱發(fā)電站不間斷運(yùn)行達(dá) 3 周,其中 20MW、15h 儲(chǔ)能的 Gemasolar 電站實(shí)現(xiàn)連續(xù) 36 天全天候運(yùn)行;我國(guó)50MW中廣核德令哈太陽(yáng)能熱發(fā)電站連續(xù)運(yùn)行32天(2021年數(shù)據(jù)為 107 天)。

2)調(diào)節(jié)能力強(qiáng):據(jù)《2021 年中國(guó)太陽(yáng)能熱發(fā)電行業(yè)藍(lán)皮書(shū)》,我國(guó) 2018 年并網(wǎng)的 3 座 商業(yè)化太陽(yáng)能熱發(fā)電示范項(xiàng)目的太陽(yáng)能熱發(fā)電機(jī)組調(diào)峰深度大可達(dá) 80%,爬坡速度快, 升降負(fù)荷速率可達(dá)每分鐘 3%~6%額定功率,冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間 1 小時(shí)左右、熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)間約 25 分鐘,可 100%參與電力平衡,可部分替代化石類常規(guī)發(fā)電機(jī)組,對(duì)保障高比例可再生 能源電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要價(jià)值。

因此,光熱可與光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電混合互補(bǔ)發(fā)電,保障電力的穩(wěn)定輸出,提高電力系統(tǒng) 中的可再生能源占比。在電力系統(tǒng)中光伏發(fā)電出力較高時(shí),光熱發(fā)電機(jī)組可將太陽(yáng)能資源 以熱能的形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中,機(jī)組降低出力運(yùn)行,為光伏發(fā)電讓出發(fā)電空間。晚高峰時(shí)段, 通過(guò)儲(chǔ)熱系統(tǒng)發(fā)電,滿足電網(wǎng)晚高峰負(fù)荷需求。電網(wǎng)夜間進(jìn)入低谷負(fù)荷期間,光熱發(fā)電機(jī) 組可以停機(jī),給風(fēng)電讓出發(fā)電空間。通過(guò)調(diào)峰運(yùn)行,光熱發(fā)電可增強(qiáng)電力系統(tǒng)消納可再生能源電力的能力,減少棄風(fēng)、棄光造成的電力損失。電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院以目前新疆電網(wǎng)為 例進(jìn)行過(guò)模擬計(jì)算,假定建設(shè)100萬(wàn)千瓦~500萬(wàn)千瓦不同規(guī)模的太陽(yáng)能熱發(fā)電機(jī)組,可 減少棄風(fēng)棄光電量10.2%~37.6%。

3)安穩(wěn)性高,適合大容量?jī)?chǔ)能使用:儲(chǔ)能安穩(wěn)性是大容量?jī)?chǔ)能的一個(gè)重要方面。目前, 國(guó)內(nèi)單機(jī)容量大的首航高科塔式光熱電站儲(chǔ)電已達(dá)1.7GWh,全球達(dá)到了1000GWh。 自1982年4月美國(guó) SOLARONE 以來(lái),全球669萬(wàn)千瓦的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝機(jī)還未發(fā)生過(guò) 類似鋰電爆炸等事故。

4)儲(chǔ)熱系統(tǒng)可雙向連接電網(wǎng),靈活調(diào)節(jié)電力:太陽(yáng)能熱發(fā)電的熔融鹽儲(chǔ)能系統(tǒng),既可通 過(guò)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)給其充熱、儲(chǔ)熱,也可通過(guò)電加熱系統(tǒng)將網(wǎng)上的峰值電力轉(zhuǎn)化為熱能存 儲(chǔ)發(fā)電。這樣的使用方式非常有利于電力系統(tǒng)的電力平衡,也能很好地參與電力市場(chǎng)交易。 2021 年 9 月 23 日,吉林省白城市人民政府發(fā)布“吉西基地魯固直流白城 140 萬(wàn)千瓦外送 項(xiàng)目入選推薦企業(yè)評(píng)優(yōu)結(jié)果公示”,風(fēng)電 800MW、光伏400MW、光熱200MW。其中太 陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)熔融鹽儲(chǔ)罐中帶有可接納可再生能源電力的電加熱系統(tǒng),太陽(yáng)能熱發(fā)電系 統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)形成雙向連接,達(dá)到靈活調(diào)節(jié)可再生能源電力的目的。

5)低碳、清潔、無(wú)污染:光熱發(fā)電全生命周期度電碳排放僅為火電的 1/50、光伏發(fā)電的 1/6,具有良好的生態(tài)環(huán)境效益,可助力雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

從光熱的發(fā)展歷程來(lái)看: 我國(guó)光熱產(chǎn)業(yè)起步于“十二五”、快速發(fā)展于“十三五”,本土光熱產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。我 國(guó)光熱項(xiàng)目起步于“十二五”,在“十三五”期間迎來(lái)了一次快速發(fā)展期,特別是依托 首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目,我國(guó)已形成了初具規(guī)模的光熱發(fā)電全產(chǎn)業(yè)鏈,設(shè)備和材料國(guó)產(chǎn)化 率達(dá) 90%以上,孕育出一批有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的本土企業(yè)。但是從“十二五”和“十三五”規(guī)劃指 標(biāo)完成情況來(lái)看,光熱的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期。

“十四五”期間,多能互補(bǔ)大勢(shì)所趨,光熱發(fā)電迎來(lái)新一波發(fā)展熱潮。隨著我國(guó)新能源發(fā) 電裝機(jī)規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng),儲(chǔ)能的重要性日益突出,而光熱發(fā)電能夠承擔(dān)“基荷電源+調(diào)節(jié)電 源+同步電源”多重角色,能夠與光伏、風(fēng)電起到較好的協(xié)同、互補(bǔ)作用,因而“風(fēng)光熱 儲(chǔ)”、“光熱儲(chǔ)能+”等一體化項(xiàng)目成為未來(lái)重要的發(fā)展趨勢(shì)。2022 年 3 月 22 日,國(guó)家 發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》,闡明了我國(guó)能源發(fā)展 方針、主要目標(biāo)和任務(wù)舉措,是“十四五”時(shí)期加快構(gòu)建現(xiàn)代能源體系、推動(dòng)能源高質(zhì)量 發(fā)展的總體藍(lán)圖和行動(dòng)綱領(lǐng)。規(guī)劃表明,十四五將推動(dòng)光熱發(fā)電與風(fēng)電光伏融合發(fā)展、聯(lián) 合運(yùn)行,因地制宜發(fā)展儲(chǔ)熱型太陽(yáng)能熱發(fā)電。

三、光熱系統(tǒng)龐大、產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng),多行業(yè)有望受益

3.1塔式光熱發(fā)電為目前主流技術(shù)形式

光熱發(fā)電需通過(guò)“光能-熱能-機(jī)械能-電能”的轉(zhuǎn)化過(guò)程。光熱發(fā)電的原理是:通過(guò)反射 鏡、聚光鏡等聚熱器將采集的太陽(yáng)輻射熱能匯聚到集熱裝置,用來(lái)加熱集熱裝置內(nèi)導(dǎo)熱油 或熔鹽等傳熱介質(zhì),傳熱介質(zhì)經(jīng)過(guò)換熱裝置將水加熱到高溫高壓蒸汽,蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)帶 動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

按照聚能方式及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類,光熱發(fā)電可分為塔式、槽式、碟式、菲涅爾式四類技術(shù)。

1)塔式發(fā)電:塔式發(fā)電利用大規(guī)模自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)的定日鏡場(chǎng)陣列,將太陽(yáng)熱輻射能反射到置于高塔頂部的集熱器,投射到集熱器的陽(yáng)光被吸收轉(zhuǎn)變成熱能并加熱中間介 質(zhì)。在各種形式的光熱發(fā)電技術(shù)中,塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱發(fā)電因其較高的系統(tǒng)效率,成 為目前我國(guó)主流的光熱發(fā)電技術(shù)路線,其缺點(diǎn)主要是造價(jià)昂貴,隨著未來(lái)的技術(shù)發(fā) 展有較大的下降空間。

2)槽式發(fā)電:槽式發(fā)電利用大面積槽式拋面鏡反射太陽(yáng)熱輻射能,連續(xù)加熱位于焦線位置集熱器內(nèi)介質(zhì),將熱能轉(zhuǎn)化為電能。全球首座槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電商業(yè)電站 SEGSI 于 1984 年投運(yùn),于 2015 年底正式退役,作為全球光熱電站的嘗試,雖然當(dāng)時(shí)的技 術(shù)并不成熟,但仍然平穩(wěn)運(yùn)行 30 年,這也從側(cè)面印證了光熱電站具有較長(zhǎng)的生命周 期,意味著光熱電站帶來(lái)的全壽命周期售電收益有更大的想象空間。

3)碟式發(fā)電(又稱盤(pán)式電站):由許多拋物面反射鏡組構(gòu)成集熱系統(tǒng),接收器位于拋物 面焦點(diǎn)上,收集太陽(yáng)輻射能量,將接收器內(nèi)的傳熱介質(zhì)加熱到 750℃左右,驅(qū)動(dòng)斯特 林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電。蝶式光熱電站單個(gè)規(guī)模較小,通常用于空間太陽(yáng)能電站。

4)菲涅爾發(fā)電:采用多個(gè)平面或微彎曲的光學(xué)鏡組成的菲涅爾結(jié)構(gòu)聚光鏡來(lái)替代拋面鏡, 眾多平放的單軸轉(zhuǎn)動(dòng)的反射鏡組成的矩形鏡場(chǎng)自動(dòng)跟蹤太陽(yáng),將太陽(yáng)光反射聚集到具 有二次曲面的二級(jí)反射鏡和線性集熱器上,集熱器將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能,進(jìn)而轉(zhuǎn)化為 電能。成本相對(duì)來(lái)說(shuō)低廉,但效率也相應(yīng)降低。由于聚光倍數(shù)只有數(shù)十倍,因此加熱 的水蒸氣質(zhì)量不高,使整個(gè)系統(tǒng)的年發(fā)電效率僅能達(dá)到 10%左右。

塔式和槽式兩種類型應(yīng)用較多,槽式技術(shù)較為成熟,塔式技術(shù)更具發(fā)展?jié)摿?。在我?guó)已建 成的光熱發(fā)電系統(tǒng)中,塔式占比高,塔式/槽式/菲涅爾式的占比分別為 60%/28%/12%;在全球主要國(guó)家和地區(qū)已建成的光熱發(fā)電系統(tǒng)中,槽式占比高,槽式/塔式/菲涅爾式的 占比分別為 76%/20%/4%。具體來(lái)對(duì)比塔式和槽式,槽式技術(shù)較為成熟,在國(guó)際上已經(jīng) 有豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),但系統(tǒng)效率低于塔式,并且成本下降空間有限;塔式技術(shù)效率高,雖 然目前塔式電站的投入成本較為高昂,但隨著未來(lái)技術(shù)發(fā)展有望下降,未來(lái)具有較好的發(fā) 展前景。

3.1光熱產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)眾多,多個(gè)行業(yè)有望受益

3.1.1光熱發(fā)電屬技術(shù)和資金雙密集型行業(yè),對(duì)產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)力強(qiáng)

太陽(yáng)能熱發(fā)電是技術(shù)和資金雙密集型行業(yè),項(xiàng)目的投資受裝機(jī)容量規(guī)模、儲(chǔ)熱時(shí)間影響較 大。從我國(guó)已投運(yùn)的光熱項(xiàng)目來(lái)看,50MW的光熱項(xiàng)目,配置6~15小時(shí)的儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng),初 始投資金額在10~18億元不等;100MW 的光熱項(xiàng)目則基本配置10小時(shí)以上的儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng), 初始投資金額接近30億元。一個(gè)塔式光熱電站包含聚光系統(tǒng)、吸熱系統(tǒng)、儲(chǔ)換熱系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng),其中聚光系統(tǒng)、吸 熱系統(tǒng)和儲(chǔ)換熱系統(tǒng)的技術(shù)要求更高,而發(fā)電系統(tǒng)與常規(guī)火電系統(tǒng)類似,技術(shù)較為成熟。

塔式光熱電站的投資成本中,聚光系統(tǒng)、儲(chǔ)換熱系統(tǒng)合計(jì)占比近 70%。據(jù)可勝技術(shù)測(cè)算, 一個(gè)塔式光熱發(fā)電站的聚光系統(tǒng)/吸熱系統(tǒng)/儲(chǔ)換熱系統(tǒng)/熱力系統(tǒng)成本占比分別為 51.4%/7.73%/17.88%/7.12%;而一個(gè)12h儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)100MW的塔式光熱電站的總投資一 般在25~30億元之間,按照30億元計(jì)算,聚光系統(tǒng)/吸熱系統(tǒng)/儲(chǔ)換熱系統(tǒng)/熱力系統(tǒng)的成 本分別達(dá)到15.42/2.32/5.36/2.14億元。

光熱電站的建設(shè)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng),對(duì)產(chǎn)業(yè)有較強(qiáng)的拉動(dòng)力。光熱發(fā)電的發(fā)展一方面能促進(jìn)高端裝 備、自動(dòng)化、軟件等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,另一方面還可消化大量水泥、鋼材、玻璃、化工、機(jī)械 等行業(yè)的過(guò)剩產(chǎn)能。通過(guò)首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目建設(shè),我國(guó)光熱發(fā)電裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng) 基本形成,在國(guó)家首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目中,設(shè)備、材料國(guó)產(chǎn)化率超過(guò) 90%,在部分項(xiàng)目 中(如青海中控德令哈 5 萬(wàn)千瓦塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目),設(shè)備和材料國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到 95% 以上。據(jù)太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟不完全統(tǒng)計(jì),2021 年,我國(guó)從事太陽(yáng)能熱發(fā) 電相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品和服務(wù)的企事業(yè)單位數(shù)量近 550 家;其中,太陽(yáng)能熱發(fā)電行業(yè)特有的聚 光、吸熱、傳儲(chǔ)熱系統(tǒng)相關(guān)從業(yè)企業(yè)數(shù)量約 320 家,約占目前太陽(yáng)能熱發(fā)電行業(yè)相關(guān)企業(yè) 總數(shù)的 60%,其中聚光領(lǐng)域從業(yè)企業(yè)數(shù)量多,約170家。

3.1.2保溫材料——受益于光熱發(fā)展細(xì)分行業(yè)之一

光熱電站保溫范圍廣,對(duì)保溫材料質(zhì)量要求高。一方面,光熱電站系統(tǒng)運(yùn)行溫度普遍較高, 并且需要大量的介質(zhì)輸送管道和相關(guān)換熱設(shè)備。尤其是目前光熱電站普遍配置有熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng),但常用的二元鹽凝固點(diǎn)在 220 攝氏度左右,因此保溫的要求十分嚴(yán)格,否則一旦 熔鹽凝固,對(duì)電站將造成破壞性損失。為盡量減少熱量損失和熔鹽等介質(zhì)凝固引發(fā)運(yùn)行事 故,選用質(zhì)量可靠的保溫材料和保溫方案對(duì)電站的經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行穩(wěn)定性極為重要。 另一方面,目前光熱電站高運(yùn)行溫度可達(dá)近 600℃,與周?chē)h(huán)境溫差巨大,并且首批光 熱示范項(xiàng)目多集中于氣候條件惡劣、高寒且晝夜溫差較大的西北地區(qū),這些因素對(duì)保溫材 料和方案也提出了更高要求。

在當(dāng)下主流的塔式和槽式光熱項(xiàng)目中,保溫材料主要應(yīng)用于其聚光集熱系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、 儲(chǔ)熱裝置和汽輪發(fā)電裝置四部分。目前光熱發(fā)電系統(tǒng)中使用的保溫材料主要包括陶瓷纖維 制品、巖棉保溫氈、硅酸鋁板、硅酸鎂板、氣凝膠等。 以一個(gè)裝機(jī) 50MW 配置 7 小時(shí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的槽式光熱項(xiàng)目為例,其所需保溫材料的用量約 為 2 萬(wàn)立方,投資成本約為 4000 萬(wàn)元(包括安裝和施工費(fèi)用),約占光熱電站總投資成 本的 2%左右。

光熱電站建設(shè)帶來(lái)的陶瓷纖維需求測(cè)算: 我國(guó)各省市在“十四五”期間清潔能源發(fā)展目標(biāo)中明確提到的光熱新增規(guī)模為 2590MW(內(nèi) 蒙古 500MW、甘肅 840MW、青海 1000MW、新疆哈密 250MW),以 50MW 裝機(jī)對(duì)應(yīng) 4000 萬(wàn)元的保溫材料成本計(jì)算,“十四五”期間將產(chǎn)生 20.72 億元的保溫材料新增需求, 并且保溫材料的定期維護(hù)、更換還將帶來(lái)持續(xù)的替換需求。

我們認(rèn)為陶瓷纖維有望成為光熱電站的首要選擇保溫材料,充分受益于光熱發(fā)電行業(yè)的成長(zhǎng)。 陶瓷纖維早在 2012 年已經(jīng)成功應(yīng)用于全球大的塔式光熱電站 Ivanpah 光熱發(fā)電項(xiàng)目, 也在我國(guó)首批示范項(xiàng)目中的多個(gè)項(xiàng)目有使用實(shí)績(jī),經(jīng)驗(yàn)成熟、性能出色,有望成為光熱發(fā) 電項(xiàng)目的首要選擇保溫材料??紤]到滲透率的問(wèn)題,按 40%的滲透率進(jìn)行保守測(cè)算,2021-2025 年有望帶來(lái) 8.29 億元的陶瓷纖維新增需求,平均每年增加 1.66 億元的陶纖需求,相當(dāng)于 當(dāng)年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)總量的 3%左右。而隨著光熱發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步成熟與產(chǎn)業(yè)化水平的提升, 未來(lái)還具備廣闊的成長(zhǎng)空間。

在此對(duì)光熱電站領(lǐng)域 2021-2025 年的新增需求進(jìn)行了匯總,根據(jù)行業(yè)建設(shè)規(guī)模,采用三種 不同情形的假設(shè),我們測(cè)算得到該領(lǐng)域在悲觀、中性、樂(lè)觀假設(shè)下分別將直接新增陶瓷纖 維需求 8.29 億元、12.43 億元和 16.58 億元,折算每年直接新增陶瓷纖維需求 1.66 億元、 2.49 億元和 3.31 億元,相當(dāng)于現(xiàn)有市場(chǎng)規(guī)模的 3%、5%和 7%。

四、企業(yè)分析

魯陽(yáng)節(jié)能

國(guó)內(nèi)陶瓷纖維龍頭,雙輪驅(qū)動(dòng)助力公司業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)。公司是亞洲大的陶瓷纖維制造基地, 產(chǎn)能 48 萬(wàn)噸,包括山東、內(nèi)蒙古、新疆、貴州四大基地,占全國(guó)銷(xiāo)量的 40%,市占率第 一。公司主營(yíng)陶瓷纖維和玄武巖產(chǎn)品,核心產(chǎn)品陶纖利潤(rùn)率維持高增長(zhǎng),玄武巖產(chǎn)品持續(xù) 發(fā)力,公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化。

下游存量與新增需求并存,雙碳背景下行業(yè)迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。陶瓷纖維是效率高節(jié)能絕熱保溫 材料,下游應(yīng)用廣泛,其存量需求主要來(lái)源于石化、有色和鋼鐵領(lǐng)域。隨著新能源市場(chǎng)蓬 勃發(fā)展,儲(chǔ)能的重要性日益提升,光熱發(fā)電憑借其自帶儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)重啟高速發(fā)展通道,“十 四五”期間計(jì)劃新增裝機(jī)規(guī)模2590MW。公司作為保溫材料龍頭,早在2015年就開(kāi)始布 局光熱發(fā)電市場(chǎng),目前已擁有首航節(jié)能敦煌 10MW 熔鹽塔式光熱電站、深圳金釩阿克塞 800 米熔鹽槽式試驗(yàn)回路、中廣核德令哈 50MW 槽式光熱等多個(gè)實(shí)際項(xiàng)目供貨業(yè)績(jī),憑 借公司的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)、規(guī)模優(yōu)勢(shì)、生產(chǎn)基地優(yōu)勢(shì),將在未來(lái)五年內(nèi)充分受益于光熱行業(yè)的新 一輪發(fā)展熱潮。

低端市場(chǎng)有成本優(yōu)勢(shì),高端市場(chǎng)有技術(shù)優(yōu)勢(shì),擴(kuò)產(chǎn)加速份額增長(zhǎng)。產(chǎn)能方面,隨 著公司未來(lái)內(nèi)蒙古基地?cái)U(kuò)建產(chǎn)能的投產(chǎn)加之產(chǎn)線的持續(xù)技改,22 年末公司樂(lè)觀產(chǎn)能可達(dá) 60 萬(wàn)噸。同時(shí),公司注重產(chǎn)業(yè)鏈延伸,巖棉產(chǎn)品已進(jìn)入行業(yè)首要梯隊(duì),除塵濾管在政策 推動(dòng)下也有望迎來(lái)放量期。近年來(lái)公司 ROE 持續(xù)改善,自 2015 年 3.63%提升至 2021 年的 21.32%。

大股東完成邀約收購(gòu),收購(gòu)價(jià)格 21.73 元/股,未來(lái)業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展有較大空間。我們預(yù)計(jì) 22年凈利潤(rùn)6.76億,大股東邀約收購(gòu)價(jià)格對(duì)應(yīng)估值16.3倍,顯示對(duì)公司內(nèi)在價(jià)值的認(rèn)可。 與要約收購(gòu)?fù)瓿傻耐焦九c當(dāng)?shù)啬下榻值篮炗啈?zhàn)略合作,將增加在當(dāng)?shù)氐墓?jié)能產(chǎn)業(yè)投資, 主要集中在排氣控制、特種纖維、工業(yè)熱管理等三個(gè)方面,顯示了大股東持股比例上升對(duì) 于魯陽(yáng)未來(lái)發(fā)展的重視程度,大股東是全球陶纖雙寡頭之一,在汽車(chē)尾氣處理等許多產(chǎn)品方面享有技術(shù)優(yōu)勢(shì),未來(lái)"新魯陽(yáng)"的發(fā)展值得期待。

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