1、原理：以熱能為核心

光熱儲能的路徑：  光能→熱能→機械能→電能

 原理是通過反射鏡、聚光鏡等聚熱器將采集的太陽輻射熱能匯聚到集熱裝置以加熱裝置內的導熱油、熔融鹽等傳熱介質；傳熱介質經過換熱裝置將水加熱到高溫高壓蒸汽， 進而驅動汽輪機帶動發電機發電。

除發電所用熱源不同，其后端技術路徑與火力發電并無較大差異；  光熱電站產生交流電， 亦可直接實現并網。另外，光熱儲能電站可直接為工商業企業提供工業蒸汽、供暖等。

2、作為清潔能源，可扮演火電在電網中穩定器的角色

3、產業鏈梳理

光熱儲能電站主要可分為聚光、吸熱、發電、儲換熱四大系統。

聚光：超白玻璃、支架、定日鏡/反射鏡、跟蹤裝置；

吸熱：吸熱管、管道連接、熔融鹽、導熱油、吸熱鋼管；

儲換熱系統：熔融鹽、熔鹽泵、 熔鹽儲罐、熔鹽閥、化鹽設備、加熱器/電伴熱、保溫材料、換熱器等。

除發電外，其余均為光熱電站的核心，三者成本占比超 70%。隨著光熱儲能的規模增大及儲能時間延長，定日鏡與熔融鹽的用量會增加。

4、光熱儲能電站迎來快速發展

在新能源裝機大幅增長的背景下，應用場景已經不僅限于電力場景，例如工商業提供工業蒸汽、供暖等。隨著風光大基地的持續推進，以及雙碳約束下北方采暖路徑的變化，光熱儲能市場有較大擴容潛力。

二、 光熱儲能原理：以熱能為核心

1、光伏和光熱，太陽能發電最主要的兩種形式

光伏發電：

光伏效應，光能直接轉化為直流電。光伏組件是光伏發電系統的核心，由多個單晶、多晶硅成分的光伏電池片串聯構成。當太陽光照射在高純硅上，使電子躍遷形成電位差，光能直接轉變為直流電，并在逆變器、升壓系統的作用下轉變成高壓交流電，最終實現用電、并網功能。

光熱發電：  

經過“光能-熱能-機械能- 電能”轉化過程，產生交流電。通過反射鏡、聚光鏡等聚熱器將采集的太陽輻射熱能匯聚到集熱裝置，加熱裝置內的導熱油、熔融鹽等傳熱介質，傳熱介質經過換熱裝置將水加熱到高溫高壓蒸汽，進而驅動汽輪機帶動發電機發電。除發電所用熱源不同，其后端技術路徑與火力發電并無較大差異，且產生電流為交流電，可直接實現并網。             

  2021年，我國光伏發電累計裝機容量達 306.4GW，同比+21%；光熱發電累計裝機容量僅 538MW，同比持平。從裝機總量還是裝機增速來看，光伏發電均遠高于光熱發電， 其主要原因是光熱度電成本遠高于光伏，在市場化的條件下不具備競爭優勢，相較于光伏，我國光熱發展相對滯后。

（2012-2021 年中國光伏累計裝機量及同比增速）

（2012-2021 年中國光熱發電累計裝機量及同比增速）

（光伏、光熱發電對比一覽）

2、 光熱儲能電站的四大系統組成

光熱發電可分為：集熱、熱傳輸、蓄熱與熱交換以及發電系統。

熱  (聚光)  系統： 

集熱系統是光熱系統的核心，主要由聚光裝置、 跟蹤機構、接收器等部件構成。其中集熱系統的核心組件是聚光裝置，其在中央控制系統操控下可追蹤太陽位置，收集并向接收器反射最大量的陽光。

聚光裝置中的聚光鏡、焦點偏差、定日鏡的反射率等均能影響發電效率，對設計、生產、安裝技術要求較高。過去被海外廠家壟斷，而目前國產聚光鏡效率可以達 94%，與進口產品差距較小，  具備國產替代潛力。

吸熱系統：

吸熱系統的功能為收集集熱裝置產生的熱能，并利用導熱介質將熱能 傳送給蓄熱系統。

儲換熱系統：

蓄熱裝置通常由絕熱材料包覆的蓄熱器及價格低廉、比熱容高的儲熱介質構成，其主要作用是白天將光熱能儲存，夜間通過熱交換系統將熱能釋放，并通過發電機最終轉化為電能，實現光伏電站的夜間發電及調峰調頻。

發電系統：  

光熱發電系統與火力發電系統技術具有一致性，市場成熟度較高，二者均通過高質量過熱蒸氣推動汽輪機做功，從而將機械能轉化為電能。

（光熱儲能電站原理圖）

（光熱儲能電站主要結構展示）

3、光熱系統：槽式現為主流，塔式前景廣闊

按光能聚集方式，光熱發電系統可分為塔式光熱、碟式光熱、槽式光熱和線性菲涅爾式光熱四類。

（光熱發電系統分類及其原理）

（各類光熱發電系統對比一覽）

4、 我國光熱儲能電站發展歷程

1) 初次嘗試，蹣跚起步 

初次嘗試于十多年前的內蒙古鄂爾多斯，擬籌劃在當地建設50MW級光熱示范電站，并于06年召開的中德科技論壇上升級為中德合作項目，但受制于技術水 平和發電成本等因素項目被擱置。

2)  焰火重燃，入快車道

 2016年國家能源局發布《關于建設太陽能熱發電示范項目的通知》，確定了首批20個太陽能熱發電示范項目，后續中控青海德令哈項目10MW塔式、首航敦煌10MW塔式等一系列項目拉動光熱發展進入快車道。  

3)  再陷低谷，再陷停滯

 隨18年底示范電價退坡機制的啟動，19-20年光熱項目建設再陷停滯。

4)  峰回路轉，再次發展

2021年，國家“雙碳”戰略逐步深入，光熱儲能具備優勢，行業關注度逐漸回升，有望迎再次發展。

（我國已投運光熱發電項目一覽）

三、光熱儲能電站將進入發展快車

1、 政策鼓勵光熱儲能

2、光熱儲能電站成本已有顯著下降

技術成熟+國產替代＝光熱度電成本不斷下降。 

近年來，可再生能源發電成本不斷下降，部分低于傳統化石能源發電成本，據IRENA（國際可再生能源機構）報告顯示：2010-2020年全球光伏電站發電平均成本降幅達85%。

（光熱發電設備購置部分成本下降途徑）

根據國際經驗，技術進步對光熱儲能電站成本降低的貢獻率約 42%，規模化的 貢獻率約 37%，批量生產的貢獻率約 21%。

3、 光熱儲能電站“穩定發電為其核心優勢”

新能源發電痛點在于波動較大，對電網負荷造成沖擊：

在火力發電主導的傳統電力系統中，  電能的供應曲線相對穩定，但用電曲線在年 內、日內存在多次峰谷波動。近年可再生能源發電裝機比例的提升給發電側增添了諸多不可控因素。風電、 光伏發電受制于自然條件因素，具有波動性、隨機性、反調峰性等特點。

據國家電網測算，2035 年前，我國風電、光伏裝機規模將分別達7億、6.5 億千瓦，而所帶來的日最大 波動率預計分別達1.56 億、4.16 億千瓦，大大超出電網調節能力。我國電網迫切需要重新構建調峰體系，以具備應對新能源 5 億千瓦左右的日功率波動的調節能力。

儲能系統具備削峰填谷、平滑波動的能力，是新能源發電的重要穩定器，能提高并網風電、光電系統的穩定性和電能質量，改善發電波動性等短板。

在電網側、用戶側，儲能技術可很好地解決電能供需錯配問題，減少電網短時承壓過高或峰時用電不足帶來的穩定性、安全性問題，并有效消納可再生能源。

（儲能系統的“削峰填谷”作用）

（儲能設備降低火電裝機容量原理圖(以孤島電站為例)

儲發一體帶來的穩定發電為光熱儲能電站的最大優勢：

光熱電站集風電-抽水蓄能、光伏發電-蓄電池蓄電二者于一身，像傳統火力發電廠一樣生產出電網友好型的可調度電力， 以滿足尖峰時段等情景下的用電需求；通過人為設置儲能時長及發電機的負載功率，可實現24h連續、穩定供電。

*清華大學能源互聯網研究院研究結果顯示：

如果安裝 22GW 光伏和 7GW 風電， 青海電網在豐水期可連續3 日全清潔能源供電(包括省內負荷及特高壓外送河南)；如果在此基礎上配置 4GW 光熱儲能電站，  青海省在豐水期可實現創紀錄的連續 30 日全清潔能源供電。

西北風光大基地場景，光熱儲能電站與之匹配度最高：

熔融鹽，是光熱儲能的首選傳熱儲熱介質。

傳熱蓄熱技術是光熱發電關鍵技術之一，而傳熱介質的工作性能直接影響系統的效率和應用前景。據 CSPPLAZA 光熱發電網統計，在國內首批 20 個光熱發電示范項目中，  18 個采用熔鹽儲能；已備案新增92 個光熱發電站清單中，86 個將采用熔鹽儲能。

相比于其他儲能方式，熔融鹽儲能既能滿足儲能容量大、儲時長的要求，又具備經濟性，并能在嚴酷的自然條件下安全平穩運行25-30 年；其腐蝕性的劣勢，則通過提高熔鹽品質、使用防腐蝕材料等得到明顯改善。

（部分主流儲能方式對比一覽）

4、應用于供暖及工業蒸汽等場景

 工業蒸汽通常是由燃燒煤炭、天然氣加熱液態水產生過熱蒸汽制得，下游主要用于滿足工業企業生產的加熱需要，  其一典型應用是在稠油開采領域的應用。

以光供暖、以光助農，光熱發電不斷開發新型應用場景。以光熱大循環為主體， 將產生的熱能儲存起來并在溫度較低時釋放，便可用于綠色小鎮的清潔供暖及恒 溫蔬菜大棚冬日的溫度保持，可大幅降低菜農冬日種植蔬菜成本。

四、光熱儲能產業鏈梳理

1、產業鏈梳理

（光熱發電產業鏈及相關企業）

2、不同形式、容量的造價結構不一

光熱電站各部分、各原材料成本占比并不恒定，但是聚光、吸熱、儲熱子系統為光熱電站的核心，三者合計成本占比超 70%。

（7h儲熱 50MW VS 12h儲熱 100MW塔式光熱儲能電站投資組成）

（我國光熱儲能電站示范項目概況）

（我國已并網發電的8座商業化光熱儲能電站關鍵設備使用情況）

3、光熱儲能市場空間分析

（我國當前在建光熱電站項目情況一覽）

五、與溫度傳感器

(一) 溫度傳感器在光伏中上游應用

光伏產業鏈包括硅料、鑄錠、切片、電池片、電池組件、應用系統等6個環節，上游為硅料、硅片環節，中游為電池片和組件環節，下游為發電系統。

在上游產業中，因單晶電池片轉換效率高，市場上硅片主要是單晶硅片。在硅片和電池片生產這一環節中，如單晶爐、切片機、擴散爐等設備，這些設備需要穩定的冷卻水系統，以滿足設備的降溫冷卻需求。

“針對單晶硅生產中冷卻水的流量和溫度如何可靠檢測的問題，就應用到了熱電偶等溫度監測產品。例如生產單晶硅的單晶爐設備，內部結構復雜，而單晶硅的生產環境要求極為苛刻，如爐體溫度，如果冷卻水供應不及時就可能導致爐體變形，造成硅晶體產品的不合格以及設備的損傷，所以需要在冷卻水的主管路和支管路上對水進行可靠實時的流量監測。”石冢、芝浦、大泉、華工高理與特普生等溫度傳感器領域的專家告訴溫度傳感器研究院的研究員。

(二) 溫度傳感器在光伏中游應用

1、匯流箱用溫度傳感器

光伏發電是一種清潔、低碳的發電方式，深受大家重視，且在偏遠地區獨立構成小型電網，結合了地面電站與分布式光伏發電后的儲能設備，實現良好供電。

因此，光伏發電發展迅速，光伏匯流箱是將光伏電池串列匯流裝置開始被廣泛使用到實際系統，其通過先匯流再逆變的過程，光伏發電電能可以直接輸入交流電網或者給負載進行利用。

（光伏匯流箱）

光伏匯流箱包括熔斷器、與直流母線相連用以防止雷電沖擊的避雷器、直流斷路器、與光伏電池串列相連采集電流值以及電壓值檢測模塊、采集光伏匯流箱運行狀態信息數據采集模塊、測量光伏匯流箱本體內溫度的NTC溫度傳感器、處理光伏匯流箱運行狀態信息及其內部溫度信息主控制器、與光伏電池串列相連的DC/DC變換裝置、連接所述DC/DC變換裝置輸入端的PWM控制模塊、以及與負載輸入端相連用以采集電流值的電流采樣電路。

光伏匯流箱用NTC溫度傳感器，主要用于采集其運行狀態信息及其內部溫度信息發送給上位機，實現對光伏匯流箱運行狀態監控。

“光伏匯流箱用NTC溫度傳感器，是采用高精度單端玻封熱敏電阻封裝成金屬環狀外殼，連接高導熱性強導線，形成耐高溫高防水NTC溫度傳感器。具有高精度，高靈敏，高可靠，且采用雙層密封工藝，有良好的絕緣密封性和抗機械碰撞，抗折彎能力，穩定性好等特點。”

2、鋰電池用溫度傳感器

蓄電池，即鉛蓄電池，與鋰電池、液流電池一起，都是電化學儲能，是指各種二次電池儲能。“與鉛蓄電池相比，現在我們更研用鋰電池，鋰電池，要用到電池BMS.溫度傳感器。該傳感器往往具備測溫精準、防潮性能佳、產品結構定制化等基礎特點。”

“鋰電池，要用到電池芯（芯內）溫度傳感器。這個傳感器要求適合用于電池內芯與芯之間等空間狹小區域，就是尺寸要求很小，國內特普生，國外也有一些廠家實現了這點。另外， 耐壓要求高，響應速度快。另外， 產品柔性化、可彎曲，便于安裝。”

（電池芯（芯內）溫度傳感器）

“鋰電池，要用到電池芯（外圍）溫度傳感器。這個傳感器產品結構要求簡單、產品表面要求容易粘貼，防水防潮。”

（電池芯（外圍）溫度傳感器）

“最后，要說的是：不同廠家與型號的鋰電池、鋰電池，都用溫度傳感器，都是儲能用溫度溫度傳感器，但是存在”測溫點”數量、溫度傳感器結構的不同！”

(三) 光伏下游（氣象站）應用溫度傳感器

光伏氣象站集成了一組氣象傳感器及其備件、支架、供電設備、本地的數采集器用于處理及存儲測量的數據。這些傳感器以指定方式安裝，并且電站監控系統可讀取它們的坐標和配置。

“其實，在光伏系統氣象站中，只需要少量的氣象傳感器，如溫度傳感器、傾角傳感器等等，就能夠充分覆蓋氣象站的評估需求。”

（氣象站）

拿光伏氣象站溫度傳感器來說，氣象數據的準確性是電站績效評估的關鍵。而在電站績效評估中，像濕度傳感器、氣壓傳感器等與發電量有一定關聯的傳感器，則一般不會使用。通常使用較多的是溫度傳感器。例如：在組件背板上，通常會將溫度傳感器直接安裝在光伏組件的背面，以測量組件中電池片的溫度，這種測溫方法，叫“光伏背板溫度傳感器”，是利用一個熱交換模型，把組件背板溫度換算到組件內部電池片的溫度。在換算過程中，還需要輸入環境溫度以及風速、風向進行修正。

“光伏背板溫度傳感器，采用高精度溫度傳感器作為敏感元件，采樣算法精度高、穩定性好。防過壓、防過流、防反接。輕巧、緊湊、防水的設計。專門應用于組件溫度監測。標準MODBUSRTU通訊協議，可指令改變變送器地址、通訊波特率、恢復出廠設置、遠程軟復位等，便于二次開發，適合OEM配套。”此外，氣象站還會安裝環境溫度傳感器，用于監測實際運行陣列周圍的空氣溫度。

（四）溫度傳感器在光伏下游應用

光伏下游對溫度傳感器的應用，主要是商用光伏電站、家用光伏電站、大型儲能及微網。

“我們所理解的商用、家用光伏電站，主要指一種光儲站（光伏儲能站），即把光伏儲存起來，以便為大功率的商用、普通功率的家用調配使用，這是一種家庭及工商業儲能。我們所理解的大型儲能，主要電網級箱式儲能。我們所理解的微網，主要是通信儲能。也就是說，溫度傳感器在光伏下游應用，主要有家庭及工商業儲能、通信儲能、電網級箱式儲能。我們目前還沒介入這塊業務。”華工高理說，“這塊業務單體需求量少，無法滿足我們規模化的要求。”

（特普生箱式儲能CCS-螺絲固定方案）

“我們特普生溫度傳感器，用在家庭及工商業儲能、通信儲能、電網級箱式儲能的比較多。”特普生說，“我們2022年推出來儲能CCS電池模組溫度/電壓采集方案，用家庭/工商業儲能CCS、通信儲能CCS、箱式儲能CCS來解決對應不同儲能溫度采集問題。CCS(Cells Contacting System)， 即線束板集成件、采集集成件、總成或線束隔離板。儲能CCS，安裝在電池包上，形成一套電池模組。

（特普生家庭/工商業儲能CCS-FPC方案）

“我們儲能CCS，通過銅鋁巴，實現電芯串并聯，輸出電流；采集電芯電壓；采集電芯溫度。我們有螺絲固定方案、激光焊接方案、超聲焊接方案、FPC方案。”