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1、- 1 - 敬请参阅最后一页特别声明 行业研究行业研究 聚光光热(CSP)太阳能专题研究报告 太阳能行业聚光光热(CSP)太阳能专题研究报告 太阳能行业 评级：增持评级：增持 维持评级维持评级 CSP 会成为火电的替代者吗？ CSP 会成为火电的替代者吗？ 2010 年年 07 月月 25 日 日 基本结论基本结论 聚光光热（聚光光热（CSP：Concentrated Solar Power）发电的基本原理是：利用 汇聚的太阳光加热液体或气体介质，然后把这部分由介质传导的热量转换 为机械能，再从机械能转化为电能。 CSP 发电的技术路线可以分为四大类发电的技术路线可以分为四大类：技术相对成熟、
2、目前应用最广泛的 抛物面槽式抛物面槽式；效率提升和成本下降潜力最大的集热塔式集热塔式；适合以低造价构 建小型系统的线性菲涅尔式线性菲涅尔式；效率最高、便于模块化部署的抛物面碟式抛物面碟式。 目前全球运行中的 CSP 电站装机规模合计已达 822MW，建设中的有 915MW，槽式系统均以 90%以上的比例占绝对主导地位；而在合计装 机规模高达 12.5GW 的规划项目中，槽式、塔式、碟式系统则呈现三足 鼎立的局面。 规模化能力高：规模化能力高：以目前的技术水平，单座槽式或塔式 CSP 电站的经济装机 规模在 100MW250MW，这一规模已经相当于一台中型火电机组的输出功 率，随着技术的进步，未
3、来单座 CSP 电站的装机规模仍有望继续增长。 有望真正替代火电：有望真正替代火电：CSP 电站的光热发电特性使以热量的形式进行储能成 为可能。以大规模的融盐储能装置，配合一定比例的后备化石燃料供应， 形成所谓的混合动力混合动力 CSP 电站，将是未来大型电站，将是未来大型 CSP 电站的发展趋势。电站的发展趋势。 这样的配置，使 CSP 电站能够实现 24 小时持续供电和输出功率高度可 调节的特性，使其具备了作为基础支撑电源与传统火电厂竞争的潜力。具备了作为基础支撑电源与传统火电厂竞争的潜力。 成本下降空间大：成本下降空间大：以应用最广泛的抛物面槽式 CSP 电站为例，目前已投产 项目的建设
4、成本在 $4.2/W$8.4/W 之间，发电成本在$0.16$0.25/KWh 之 间，成本差异主要由项目所在地的光照条件、储热设施和集热场的规模所 决定。预计未来预计未来 10 年内，技术相对最成熟的槽式系统的建设成本仍有望下 降 年内，技术相对最成熟的槽式系统的建设成本仍有望下 降 30%40%，而其他技术类型的成本下降空间则更大。，而其他技术类型的成本下降空间则更大。 提高单座电站的装机规模、相关部件大批量生产、以及提高系统工作温 度以改善发电效率，将是 CSP 电站降低建造和发电成本的主要途径。 长期看，随着 CSP 电站成本的逐步降低，而火电成本则将因化石能源价 格的升高和碳排放税的
5、征收而走高，CSP 电力的价格优势将逐渐显现。 此外，利用 CSP 电站所独有的光热条件，以太阳能热化学反应等方法生产 以氢气为代表的清洁燃料；或利用电站余热进行海水淡化处理等；都是未 来充分发挥 CSP 电站优势、提高其经济性的发展趋势。 投资建议投资建议 聚光光热 CSP 发电产业在中国刚刚起步，参与的本土企业还比较少，我们 建议关注对相关技术的研发有先期投入、且具有一定技术优势的公司。 如：投资以色列碟式 CSP 系统研发企业的三花股份（三花股份（002050.SZ）； 自主研发生产碟式 CSP 系统用斯特林发动机的航空动力（航空动力（600893.SH）； 和一些具有聚光反射镜潜在供货
6、能力的玻璃企业。 长期竞争力评级：高于行业均值长期竞争力评级：高于行业均值 研究报告 市场数据(人民币)市场数据(人民币) 行业优化平均市盈率 89.97 市场优化平均市盈率 29.70 国金太阳能指数 766.09 沪深 300 指数 2793.08 上证指数 2572.03 深证成指 10527.95 中小板指数 5693.22 651 751 851 951 1051 090727 091023 100114 100415 100712 国金行业沪深300 张帅 张帅 分析师 分析师 SAC 执业编号：执业编号：S1130210010307 (8621)61038279 zhangshu
7、ai 相关报告相关报告 1.前途光明,完善技术和降低成本是关 键，2010.7.13 2.各国光伏发展情况，2010.7.13 3.杂音还是变奏，2010.5.26 - 2 - 敬请参阅最后一页特别声明 行业研究 内容目录内容目录 聚光光热（CSP）太阳能发电系统概述 4 CSP 发电原理与太阳能光伏发电有较大不同 . 4 CSP 系统分类技术解析与对比. 4 抛物面槽式. 4 集热塔式 5 线性菲涅尔式. 6 抛物面碟式. 7 四种 CSP 技术路线的对比与发展前景展望 10 CSP 的技术特点和应用优势使其真正具备与火电竞争的潜力. 12 CSP 是比 CPV 更具规模化潜力的聚光太阳能利
8、用方式 . 12 CSP 电站储能潜力大，作用不仅在于平滑输出功率. 13 CSP 电站还能用于制备氢气等清洁燃料和进行海水淡化 15 CSP 电站的运行经济性和成本下降分析. 17 全球 CSP 电站项目发展现状及前景展望 19 CSP 装机规模将迎来爆发式增长，各项技术类型占比格局发生明显变化 19 我国的 CSP 产业正在起步 . 20 雄心勃勃的德国 Desertec 计划 20 政府的支持将对 CSP 的推广起到至关重要的作用 . 21 CSP 相关 A 股上市公司分析 22 三花股份（002050.SZ） 22 航空动力（600893.SH） . 22 图表目录图表目录 图表 1：
9、聚光光热 CSP 发电的能量转换过程. 4 图表 2：抛物面槽式聚光系统 4 图表 3：抛物面槽式 CSP 电站 4 图表 4：抛物面槽式 CSP 电站实景. 5 图表 5：抛物面槽式聚光器实景 5 图表 6：集热塔式聚光系统 6 图表 7：集热塔式 CSP 电站 6 图表 8：集热塔式 CSP 电站实景一. 6 图表 9：集热塔式 CSP 电站实景二. 6 图表 10：线性菲涅尔式聚光系统 7 图表 11：线性菲涅尔式 CSP 电站. 7 图表 12：线性菲涅尔式 CSP 电站实景 . 7 - 3 - 敬请参阅最后一页特别声明 行业研究 图表 13：二次聚光系统原理 7 图表 14：抛物面碟
10、式聚光系统 8 图表 15：抛物面碟式 CSP 电站 8 图表 16：碟式斯特林系统实验电站. 8 图表 17：碟式斯特林系统结构图 8 图表 18：斯特林发动机剖面结构图. 9 图表 19：Infinia 的小型碟式系统. 9 图表 20： Infinia 采用的一种紧凑型斯特林发动机结构 9 图表 21：建设中的 Gemasolar 电站 10 图表 22：Gemasolar 电站结构示意图. 10 图表 23：四种 CSP 电站类型的技术特点、性能、及成本对比 11 图表 24：西班牙建成和在建的 CSP 电站 11 图表 25：全球直射阳光资源分布情况 . 12 图表 26：至 205
11、0 年全球 CSP 发电量趋势展望（TWh/年）. 12 图表 27：不同太阳能发电技术的规模化潜力和适用用途. 13 图表 28：“混合动力 CSP 电站”24 小时运行工况 13 图表 29：加装大容量融盐储热单元的槽式 CSP 电站结构. 14 图表 30：小储能配中机组供应中间负荷 14 图表 31：中储能配中机组供应延迟的中间负荷. 14 图表 32：大储能配小机组供应基础负荷 15 图表 33：大储能配大机组供应高峰负荷 15 图表 34：美国在建和建成的 CSP 点站 . 16 图表 35：利用聚光光热太阳能生产清洁燃料的不同热化学途径 17 图表 36：带 7 小时储热容量的
12、50MW 槽式 CSP 电站的建设成本结构 17 图表 37：抛物面槽式 CSP 电站的成本下降路径. 18 图表 38：不同直射阳光资源条件下的 CSP 电站发电成本下降趋势 ($/MWh) 18 图表 39：至 2050 年全球 CSP 电站累计装机容量预测（单位：GW） . 19 图表 40：全球 CSP 电站规模及各种技术类型所占比例 19 图表 41：以 CSP 电站为主的覆盖欧洲、中东、北非的可再生能源供电网络 20 图表 42：收到美国能源部信贷担保的 CSP 电站项目简况. 21 图表 43：HelioFocus 第一代产品 22 图表 44：HelioFocus 第二代产品
13、22 - 4 - 敬请参阅最后一页特别声明 行业研究 聚光光热（聚光光热（CSP）太阳能发电系统概述）太阳能发电系统概述 CSP 发电原理与太阳能光伏发电有较大不同发电原理与太阳能光伏发电有较大不同 聚光光热（CSP：Concentrated Solar Power）发电的基本原理是：系统 先使用汇聚的太阳光将热量接收器中的介质（液体或气体）加热到非常高 的温度，然后把这部分热量转换为机械能，再从机械能转化为电能。相对 的，传统太阳能光伏发电和 CPV 则是使用半导体光电转换器件（光伏电 池）将光能直接转化为电能。 CSP 系统分类技术解析与对比系统分类技术解析与对比 与 CPV 系统可以分为
14、反射型聚光和投射型聚光类似，CSP 的分类主要也 是按照系统使用的不同聚光反射器来区分的；而不同之处在于，CSP 系统 后道能量转换部分的结构及其对系统技术特性的影响，在不同类型的系统 之间也有比较大的区别。 抛物面槽式抛物面槽式 抛物面槽式系统是目前技术最成熟、应用最广泛的 CSP 技术，系统主要 由两大部分组成：由数百行抛物面槽式反射镜构成的太阳能集热场，和一 套传统的蒸汽涡轮发电装置。 聚光反射槽由经过表面处理的金属薄板制成，单轴太阳追踪系统保证 将 80100 倍汇聚的太阳光准确反射到热吸收管上，并将管路内流动 的合成油加热到 400的高温（使用融盐等新型介质可以达到更高的 温度），高
15、温热油被输送到一个热交换器，并在那里产生蒸汽来驱动 传统的涡轮发电机。 在一些较新的槽式 CSP 电站中还有一个重要组成部分：储热罐。它使 用融盐作为介质将太阳能以热能的形式储存起来，需要的时候再放出 热量用于发电。但储热装置的加入会明显提高项目的单位功率造价。 图表图表1：聚光光热：聚光光热CSP发电的能量转换过程发电的能量转换过程 聚光器 光能 气体/液体 介质 汽轮机/ 斯特林 发动机 热能机械能发电机电能 CSP与CPV的不同之处 来源：国金证券研究所 图表图表2：抛物面槽式聚光系统：抛物面槽式聚光系统 图表图表3：抛物面槽式：抛物面槽式CSP电站电站 抛物面反射槽 热吸收管 集热场管
16、道 蒸汽冷凝器 电网 发电机 汽轮机 储热罐 抛物槽集热场 来源：国金证券研究所 - 5 - 敬请参阅最后一页特别声明 行业研究 抛物面槽式抛物面槽式 CSP 电站的优势在于它所使用的技术已非常成熟电站的优势在于它所使用的技术已非常成熟，建设风险 较小，而越来越多的成功商业化电站也使得采用此项技术的工程更受银行 贷款的信任，在这样的良性循环下，成就了抛物面槽式技术在全球已投产 CSP 电站中 93.6%的市场份额（以装机容量计）；而缺点主要是耗水量 大，和发电效率相对较低。 而缺点主要是耗水量 大，和发电效率相对较低。 槽式 CSP 电站的冷却和冷凝用水消耗量高达 3000 升/MWh 发电量，而具 备足够光照条件的多为极度缺水的沙漠地区，因此在槽式 CSP 电站建设 选址时，水源会是一大限制因素。 为解决用水问题，也可为槽式 CSP 电站配置干式冷却系统，但会降低 7%的发电量并提高 10%的发电成本；目前较为先进的一种做法是使 用干湿混合式冷却系
