近日，生态环境部等三部门组织中国电力企业联合会等单位计算并发布2023年全国光热发电电力碳足迹因子。经过测算，2023年全国光热发电的碳足迹因子为0.0313kgCO2e/kWh。
据了解，全球太阳能光热发电项目技术路线为槽式、塔式、碟式及线性菲涅尔式。不同技术路线的碳足迹因子不同，与国际数据相比，我国的碳足迹因子数据均优于国际数据。
选取塔式和槽式技术类型进行核算
“光热发电主要涉及塔式、槽式、线性菲涅尔式和蝶式等技术。由于光热发电碳足迹因子需要代表行业属性，所以，计算国内光热发电的碳足迹因子收集的项目数据需要有典型性、技术代表性等。”中国广核新能源控股有限公司副总工程师成和祥说，“根据公开数据，截至2023年，我国光热机组的并网发电项目以塔式和槽式为主，占总发电量的90%以上，因此，本次核算的技术类型为塔式和槽式技术。”
成和祥坦言，在典型项目选取上，由于小型光热项目投运较少，选取案例均为50MW及以上的分属于不同电力集团的大型光热电站项目，位于青海省、内蒙古自治区、甘肃省、新疆维吾尔自治区等光热资源丰富区域，案例的总装机容量占到已投运装机容量的50%以上。
收集的数据主要包括光热发电所需的设备获取阶段、设施建设阶段、运营维护阶段等各个环节的数据，来自于企业提供的实测值或相关项目的初设/可研文件。主要包括能源消耗数据、材料消耗数据等。
“国内光热发电的碳足迹因子根据不同技术类型的发电量加权计算得到全国光热发电的平均电力碳足迹因子，即为光热发电的电力碳足迹因子。本次测算的典型案例的光热发电碳足迹因子区间值为0.0253-0.0457kgCO2e/kWh，全国光热发电的平均电力碳足迹因子为0.0313kgCO2e/kWh。”成和祥说。
与国际数据库相比，数据偏小
据了解，国内光热发电的碳足迹因子计算参照了国内外有关标准，将光热发电电力碳足迹因子系统边界划分为设备获取阶段、施工建设阶段、运营维护阶段和退役处置阶段共计4个阶段。
其中，设备获取阶段包括聚光系统、吸热系统、储换热系统、发电系统等对应设备的原材料获取、加工、运输和制造；设备建设阶段包括设备运输至项目地点的能源消耗、建筑材料隐含的排放以及建筑建设和设备安装的能源消耗等；运营维护阶段包括辅助能源消耗（如电力、天然气等）和运营维护期的物料消耗等；退役处置阶段包括设备设施拆解、废物运输的能源消耗和废物处理处置等。
“设备获取阶段和运营维护阶段占碳足迹因子总量的比例较大，超过80%。”成和祥说，“本次测算选取光热发电的主流技术类型下的典型案例，加权得到全国光热发电电力碳足迹因子。案例具有较好的代表性，能充分反映我国光热发电项目的平均电力碳足迹因子水平。”
据了解，综合文献和各数据库的调研，目前，国际上的光热碳足迹因子区间值为0.02kgCO2e/kWh—0.06kgCO2e/kWh。本次测算的全国光热发电的平均电力碳足迹因子为0.0313kgCO2e/kWh，结果与国际数据库相比，数据偏小。
以国际常用的Ecoinvent数据库为例，根据调研结果来看，Ecoinvent3.11数据库中，光热50MW槽式电站碳足迹因子为0.0536kgCO2e/kWh，国内光热槽式平均碳足迹因子为0.0424 kgCO2e/kWh，比Ecoinvent的数据小20%。Ecoinvent3.11中的数据，光热20MW的塔式电站碳足迹因子为0.0472kgCO2e/kWh，国内塔式光热平均碳足迹因子为0.0268kgCO2e/kWh，比Ecoinvent的数据小43%。
“我国光热发电的碳足迹因子偏低，主要原因是国内光热项目的建设投产时间比国际晚，项目的平均装机容量较国际大，具有更好的技术经济性。因此，国内光热发电的碳足迹因子优于国际数据库。”成和祥说。
图：光热发电项目统计图
中国光热发电发展最迅速
近年来，随着全球对清洁能源的关注度不断提升，光热发电行业也迎来了快速发展。但由于技术和成本等原因，其市场规模和份额相较于光伏和风能仍然处于劣势。
不过，随着技术发展的和成本的逐步降低，光热发电的竞争力正在逐渐增强，建设规模逐渐扩大。据CSPPLAZA统计，2024年全球光热发电建成装机容量新增350MW，总装机增至约7807MW。到2030年，全球光热发电市场的总装机容量预计将达到687GW级别。
全球范围来看，西班牙仍然是光热发电的领先国家，无论是技术还是项目数量都处于领先地位。美国也是是光热发电市场的重要成员，加利福尼亚州、内华达州和亚利桑那州等地光照充足，光热发电项目多且规模大、技术先进，涵盖槽式、塔式以及碟式等多种类型。
中国是光热发电发展最迅速的国家，2024年建成投运的商业化光热发电项目总装机量达到800MW，仅次于西班牙和美国。中国光热发电技术不断取得突破，形成了具有自主知识产权的核心技术，并成功研制出多种类型的光热发电系统。目前，中国有近30个、总装机约3GW的在建光热项目正稳步推进，预计到2026年，光热发电总建成装机量将跃居全球第一。
其中，槽式技术因成本较低、技术成熟而占据市场主导地位。塔式技术的光电转换效率较高，储能优势明显，适合大规模集中式发电，也占有较高的市场份额。
