太阳能光热发电和储热的经济性分析报告
太阳能热发电技术的经济性分析
太阳能热发电技术的经济性分析1. 引言太阳能作为一种可再生能源,具有广阔的发展前景。
在太阳能利用的多种技术中,太阳能热发电技术因其高效性和可靠性而备受关注。
本文将从经济性的角度对太阳能热发电技术进行分析。
2. 太阳能热发电技术的原理太阳能热发电技术利用太阳能将光能转换为热能,并进一步将其转化为电能。
该技术依赖于太阳能集热器的使用,通过吸收太阳辐射热量来加热工质,再利用蒸汽发电原理将工质中的热能转化为机械能并最终输出电能。
3. 太阳能热发电技术的组成及特点太阳能热发电系统由太阳能集热器、热储存系统、蒸汽发生器、蒸汽涡轮机和发电机等组成。
相较于其他太阳能利用技术,太阳能热发电技术具有集热效率高、适用范围广、储能可靠等特点。
4. 太阳能热发电技术的经济性评估指标为了对太阳能热发电技术的经济性进行评估,需要考虑以下指标:4.1 投资成本:太阳能热发电系统的建设需要耗费大量资金,包括太阳能集热器、储能设备、发电机组等设备的投资成本。
4.2 运营成本:包括设备维护和运行、燃料成本等费用。
4.3 发电效率:表示单位时间内太阳能转化为电能的比例,直接影响发电的经济性。
4.4 发电量:太阳能热发电技术的发电量直接关系到经济性评估。
4.5 回收期:表示投资成本回收所需的时间,较短的回收期意味着较好的经济效益。
5. 太阳能热发电技术的经济性分析5.1 投资成本分析太阳能热发电系统的投资成本主要包括设备、安装和建设成本。
此外,由于太阳能集热器材料价格较高,也会对投资成本造成一定影响。
然而,随着技术的进步和规模化生产的发展,太阳能热发电技术的投资成本正在逐渐降低。
5.2 运营成本分析太阳能热发电技术的运营成本相对较低。
由于太阳能是一种免费的能源,不需要额外的燃料成本。
而运行和维护成本主要涉及设备的定期检查和维修,以及工作人员的人力成本。
5.3 发电效率分析太阳能热发电技术的发电效率取决于集热器的性能和热能转化的效率。
随着技术的不断进步,太阳能热发电技术的发电效率也在提高。
太阳能光热发电的经济性与市场分析
太阳能光热发电的经济性与市场分析在当今全球能源转型的大背景下,太阳能光热发电作为一种新兴的可再生能源技术,正逐渐引起人们的关注。
太阳能光热发电不仅具有清洁、环保、可持续等优点,还在经济性和市场前景方面展现出了巨大的潜力。
一、太阳能光热发电的原理与技术特点太阳能光热发电是通过反射镜或透镜将太阳光聚焦,加热工质产生高温蒸汽,驱动涡轮机发电。
与传统的光伏发电相比,光热发电具有可储能、输出稳定、与传统火电系统兼容性好等优势。
其主要技术路线包括塔式、槽式、碟式和菲涅尔式等。
塔式光热发电系统通过大量定日镜将太阳光反射至塔顶的吸热器,产生高温,效率较高;槽式系统则是利用抛物面槽式反射镜将太阳光聚焦到集热管上,技术相对成熟;碟式系统的聚光比高,效率出色,但规模较小;菲涅尔式系统结构简单,成本较低。
二、太阳能光热发电的经济性分析1、初始投资成本太阳能光热发电的初始投资较高,主要包括集热系统、储热系统、发电系统等设备的采购和安装费用。
目前,光热电站的建设成本普遍在每千瓦数万元以上,远高于传统的火电和光伏发电。
然而,随着技术的进步和规模的扩大,成本有望逐渐降低。
2、运营维护成本在运营维护方面,光热发电需要定期对反射镜、集热管等设备进行清洗和维护,以保证发电效率。
同时,储热系统的运行和管理也需要一定的成本。
但与传统火电相比,光热发电不需要燃料采购成本,且设备的维护周期相对较长。
3、储能成本与效益储能是太阳能光热发电的一大特色和优势。
通过储热系统,可以在阳光充足时储存多余的热量,在夜间或阴天时释放,实现稳定的电力输出。
虽然储能系统的建设增加了成本,但它提高了电力的可调度性和市场价值,有助于提高电站的收益。
4、发电成本与电价目前,太阳能光热发电的成本仍高于传统能源和部分可再生能源。
但随着技术的不断进步和成本的降低,预计未来光热发电的成本将逐渐接近甚至低于传统能源。
在一些光照资源丰富、政策支持力度大的地区,光热发电已经能够实现平价上网。
2024年太阳能光热发电市场调查报告
2024年太阳能光热发电市场调查报告1. 引言太阳能光热发电是一种利用太阳能转化为热能再转化为电能的技术。
它可以有效地利用可再生能源,减少对传统能源的依赖,并且对环境影响较小。
本报告旨在对太阳能光热发电市场进行全面调查,分析市场规模、市场趋势和市场前景。
2. 市场规模分析2.1 市场概述太阳能光热发电市场是一个不断发展和壮大的市场。
随着对可再生能源需求的增加,太阳能光热发电作为一种清洁能源技术,已经受到全球范围内的关注和广泛应用。
2.2 市场规模根据我们的调研数据显示,太阳能光热发电市场在过去几年呈现稳定增长的态势。
预计未来几年内,市场规模将进一步扩大。
3. 市场趋势分析3.1 政策支持在很多国家和地区,政府针对太阳能光热发电给予了重要的政策支持。
例如,一些国家实施了太阳能补贴政策,通过给予经济激励措施来推动太阳能光热发电市场的发展。
3.2 技术进步太阳能光热发电技术在过去几年间取得了重要突破,技术效率不断提升,成本逐渐降低。
这些技术进步将进一步推动太阳能光热发电市场的发展。
3.3 市场竞争太阳能光热发电市场存在一定的竞争压力。
目前,市场上存在着多家太阳能发电厂商,并且随着市场规模的扩大,竞争将进一步加剧。
4. 市场前景展望4.1 市场机会太阳能光热发电市场具有广阔的发展前景。
随着全球可再生能源需求的不断增长,太阳能光热发电作为一种清洁、可再生的能源形式,将拥有更多的市场机会。
4.2 市场挑战尽管太阳能光热发电市场前景看好,但仍面临一些挑战。
其中包括高成本、技术难题以及对太阳能资源依赖程度等。
4.3 发展建议为了进一步推动太阳能光热发电市场的发展,我们建议相关企业和政府从以下几个方面入手:•提高技术研发能力,不断创新和改进太阳能光热发电技术;•减少成本,提高市场竞争力;•增加政策支持,为发展太阳能光热发电提供更多机会;•加强国际合作,促进太阳能光热发电技术的国际交流与合作。
5. 结论太阳能光热发电市场作为一种清洁能源技术,具有良好的市场前景。
太阳能热发电系统的经济效益分析与优化
太阳能热发电系统的经济效益分析与优化摘要太阳能作为一种绿色环保的能源,近年来受到了广泛关注和应用,其中太阳能热发电系统以其高效、可持续的特点备受推崇。
本文旨在对太阳能热发电系统的经济效益进行全面分析与优化,为相关行业的发展提供参考。
1. 引言太阳能热发电系统是利用太阳能进行热能转换,进而产生电能的一种系统。
与传统的火力发电相比,太阳能热发电无需燃料,减少了环境污染,并具有可再生、可持续的特点。
然而,太阳能热发电系统的建设和运行成本一直是业界关注的焦点。
因此,对其经济效益进行深入分析与优化,将对太阳能热发电行业的发展起到积极的促进作用。
2. 太阳能热发电系统的经济效益分析2.1 投资回收期投资回收期是评价一个项目的经济效益的重要指标之一。
对于太阳能热发电系统而言,其投资主要包括设备购置、施工安装和运行维护等方面的费用。
而收益则来自于每年的发电量和电价收入。
通过对以上数据的分析,可以计算出太阳能热发电系统的投资回收期,并对结果进行评估。
2.2 收益率太阳能热发电系统的收益率是指项目的年均收益与总投资额之比。
通过计算收益率,可以评估太阳能热发电项目的盈利能力。
一般来说,收益率越高,代表项目的经济效益越好。
2.3 环境效益太阳能热发电系统的环境效益主要体现在减少大气污染、降低温室气体排放和保护自然资源等方面。
这些环境效益对于生态环境的改善和可持续发展具有重要意义。
因此,在经济效益评估中要充分考虑太阳能热发电系统的环境效益。
3. 太阳能热发电系统的经济效益优化3.1 技术改进与创新技术改进与创新是提高太阳能热发电系统经济效益的重要途径。
通过引入先进的发电设备和控制系统,提高发电效率和运行稳定性,可以降低系统建设和运营成本,进而提高经济效益。
3.2 政策支持与市场化运作政策支持与市场化运作是发展太阳能热发电系统的关键。
政府可以出台相关政策,提供财政补贴和税收优惠,吸引资金投入。
同时,建立完善的市场化机制,推动太阳能热发电产业的发展,进一步提高经济效益。
太阳能热发电系统的经济性评估
太阳能热发电系统的经济性评估太阳能作为清洁能源的重要代表,近年来受到越来越多的关注和应用。
太阳能热发电系统是一种利用太阳能将热能转化为电能的技术,具有环保、可再生、持久稳定等优点,被认为是未来能源发展的重要方向之一。
在当前全球能源危机和环境问题日益加剧的情况下,开发利用太阳能热发电系统具有重要的现实意义和战略意义。
因此,对太阳能热发电系统的经济性进行评估和分析,对指导相关制定和发展方向选择具有重要意义。
一、太阳能热发电系统的基本原理太阳能热发电系统是一种将太阳能热量转化为电能的设备,其基本原理是利用太阳能集热器将太阳辐射能转化为热能,再通过工质的循环和热交换将热能转化为动力,驱动发电机发电。
太阳能热发电系统主要包括太阳能集热器、热能转换器、热储罐、蒸汽轮机和发电机等组成部分。
二、太阳能热发电系统的优势1. 环保性:太阳能是一种绿色能源,不会产生污染物和温室气体,对环境没有负面影响。
2. 可再生性:太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源,不受地域、季节和气候等限制。
3. 经济性:太阳能是一种免费的能源,与传统能源相比,具有成本低、回收期短的优势。
4. 持久稳定性:太阳能热发电系统可以在太阳能辐射充足的地区稳定运行,具有较高的稳定性和可靠性。
三、太阳能热发电系统的经济性评估指标1. 投资回收期:指太阳能热发电系统的投资成本在多长时间内可以得到回收。
2. 内部收益率:指太阳能热发电系统每年的财务收益率。
3. 净现值:指太阳能热发电系统项目的现金流量净额和投资成本之间的差额。
4. 综合能源消耗指标:指单位发电量所需能源消耗的指标。
5. 综合经济效益指标:综合考虑成本、效益、环保等因素的指标。
四、太阳能热发电系统的经济性评估方法1. 静态经济评价方法:主要根据项目总体投资、收入、支出等参数计算投资收益情况。
2. 动态经济评价方法:主要采用财务分析、成本效益分析等方法,考虑通货膨胀、折旧、财务费用等因素。
3. 综合经济评价方法:综合考虑静态经济评价和动态经济评价方法的优缺点,综合评价太阳能热发电系统的经济性。
可持续能源报告:太阳能发电的经济性和环境效益分析
可持续能源报告:太阳能发电的经济性和环境效益分析引言:随着全球能源需求的增长以及对环境污染和气候变化的担忧,可持续能源的重要性越来越凸显。
太阳能作为一种清洁、无限的能源来源,受到了广泛关注。
本文将就太阳能发电的经济性和环境效益进行详细的分析,并给出相应的数据和案例。
一、太阳能发电的潜力和发展趋势1.1 太阳能发电市场的规模和增长太阳能发电市场呈现出快速增长的趋势,市场规模不断扩大。
列举国内外太阳能发电市场的数据,说明太阳能市场正在迅速崛起。
1.2 太阳能发电技术的进步和效能提升太阳能发电技术的不断创新和进步,使得太阳能发电成本不断降低,效能不断提高。
举例说明目前的技术发展情况和可行性。
二、太阳能发电的经济性分析2.1 太阳能发电的成本与投资回报对太阳能发电系统的建设、维护和运营成本进行详细分析,并以实际案例数据进行论证。
同时,对太阳能发电的投资回报周期进行详细的计算和分析。
2.2 太阳能发电的竞争力和市场前景太阳能发电的成本优势和竞争力分析,以及在未来能源市场上的前景展望。
同时,结合政策支持,说明太阳能发电的市场前景和潜力。
三、太阳能发电的环境效益分析3.1 太阳能发电对减少碳排放的贡献太阳能发电作为一种清洁能源,可以显著减少二氧化碳等温室气体的排放。
通过对太阳能发电与传统发电方式在碳排放方面的对比分析,展示太阳能发电的环保优势。
3.2 太阳能发电对环境污染的影响太阳能发电没有污染物的排放,相对于传统燃煤发电和核能发电来说,对环境的影响更小。
对比分析不同能源发电方式对环境的污染程度,凸显太阳能发电的优势。
四、太阳能发电的社会效益分析4.1 太阳能发电对就业的促进作用太阳能发电产业的快速发展带动了相关产业链的发展,创造了大量的就业机会。
通过数据和案例分析,展现太阳能发电对就业的正面效应。
4.2 太阳能发电对能源安全的意义太阳能发电作为一种可再生、分散式的能源形式,提高了能源的安全性。
通过对能源供应链的分析,说明太阳能发电对能源安全的重要意义。
光热发电技术的可行性和经济性分析
光热发电技术的可行性和经济性分析随着全球对可再生能源的需求不断增长,光热发电技术作为一种重要的清洁能源解决方案,备受关注。
本文将对光热发电技术的可行性和经济性进行分析,探讨其在能源领域的发展前景。
一、光热发电技术的可行性1.1 原理和技术光热发电技术是利用太阳能将光能转化为热能,再通过热能转换为电能的过程。
它主要依靠太阳能反射器或聚光镜将太阳光集中在一个小区域内,使得光能密度大大提高。
通过吸收光能的材料,如太阳能热吸收体,将光能转化为热能,进而驱动液体或气体工质的运动,最终驱动涡轮发电机发电。
1.2 可再生性和环保性光热发电技术的可行性首先体现在其可再生性和环保性方面。
太阳能作为光热发电的能源来源,具有无限的可再生性,不会因为使用而耗尽。
同时,光热发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体和污染物,对环境影响较小,符合可持续发展的要求。
1.3 适用性和灵活性光热发电技术在适用性和灵活性方面也具有可行性。
它可以适应不同地区的太阳辐射条件,并且可以与其他能源发电技术相结合,形成混合发电系统。
此外,光热发电技术还可以与储能技术结合,解决夜晚或阴天无法发电的问题,提高能源利用率。
二、光热发电技术的经济性分析2.1 成本和投资回报光热发电技术的经济性主要体现在其成本和投资回报方面。
光热发电设备的制造和安装成本较高,但是其运营和维护成本相对较低。
此外,光热发电技术具有较长的使用寿命,投资回报周期相对较短。
随着技术的进步和规模的扩大,光热发电设备的成本将进一步降低,投资回报将更加可观。
2.2 市场前景和政策支持光热发电技术的经济性还受到市场前景和政策支持的影响。
随着全球对清洁能源的需求增加,光热发电技术将迎来更广阔的市场空间。
各国政府也纷纷出台支持可再生能源发展的政策和补贴,为光热发电技术的推广提供了良好的政策环境。
2.3 创新和发展潜力光热发电技术的经济性还与其创新和发展潜力密切相关。
随着科技的进步,光热发电技术不断创新,提高光能转化效率和发电效率。
太阳能光伏发电系统的经济性分析
太阳能光伏发电系统的经济性分析太阳能光伏发电系统是一种利用太阳能转化为电能的可再生能源系统。
它的经济性分析是指对该系统进行成本、效益和回收期等方面的综合评估,从而判断其是否是一种具有经济效益的能源选择。
下面将对太阳能光伏发电系统的经济性进行1200字以上的分析。
首先,太阳能光伏发电系统的建设成本是经济性分析的重要因素之一、建设成本包括光伏组件、逆变器、支架等设备的采购成本,以及安装、维护和运营成本等。
光伏组件是太阳能光伏发电系统的核心部件,其价格是决定系统建设成本的主要因素之一、目前,随着太阳能技术的发展和市场需求的增加,光伏组件的价格逐渐下降,从而降低了太阳能光伏发电系统的建设成本。
此外,逆变器和支架等设备的价格也在逐渐下降,进一步提高了太阳能光伏发电系统的经济性。
其次,太阳能光伏发电系统的发电效益是经济性分析的另一个重要因素。
发电效益主要体现在太阳能光伏发电系统每年可以发电的电量。
太阳能光伏发电系统的发电量受到太阳辐射强度、天气条件、设备性能等多种因素的影响。
一般来说,太阳能光伏发电系统在光照充足的地区每年可以发电约1000-1500小时。
根据当地的电价和购电协议,可以计算出太阳能光伏发电系统的年发电收入。
此外,太阳能光伏发电系统还可以享受国家和地方的补贴政策,进一步提高其经济性。
第三,太阳能光伏发电系统的回收期是经济性分析的重要指标。
回收期是指太阳能光伏发电系统的投资成本可以从发电收入中回收的时间。
通常情况下,太阳能光伏发电系统的回收期在6-10年左右。
回收期的长短取决于系统的建设成本、年发电收入以及电力价格等因素。
如果太阳能光伏发电系统的回收期较短,可以提前收回投资成本,并获得长期的经济效益。
最后,太阳能光伏发电系统的寿命和维护成本也是经济性分析的重要因素之一、太阳能光伏发电系统的寿命通常在20-30年左右,但随着时间的推移,系统的发电效率会逐渐下降,因此需要定期进行维护和更换部件。
维护成本主要包括设备检修、清洁、防护等费用。
太阳能光热发电技术的经济效益与可行性分析
太阳能光热发电技术的经济效益与可行性分析引言太阳能光热发电是一种利用太阳能将光能转化为热能,并进一步将其转化为电能的发电技术。
它是一种环保、可再生的能源利用方式,具有诸多优势。
本文将对太阳能光热发电技术的经济效益与可行性进行详细的分析,探讨其在实际应用中的优点和潜在的问题。
1. 太阳能光热发电技术概述太阳能光热发电技术是利用太阳能产生高温热能,再将其转化为电能的过程。
常见的太阳能光热发电技术包括平板式集热器、聚光式集热器和太阳能塔式发电系统等。
这些技术利用太阳辐射的能量,通过反射、聚焦和吸热等过程,将光能转化为热能,再通过温差发电机组将热能转化为电能。
2. 太阳能光热发电技术的经济效益2.1 市场潜力大太阳能光热发电技术具有广阔的市场潜力。
随着全球能源需求的增长和对环境友好能源的需求增加,太阳能光热发电技术在可再生能源市场上具有巨大的潜力。
特别是在一些没有传统能源资源的地区,太阳能光热发电技术可以成为主要的能源供应方式。
2.2 长期节能减排太阳能光热发电技术的使用可以长期实现节能减排的效果。
与传统的化石燃料发电方式相比,太阳能光热发电技术不产生任何二氧化碳等温室气体的排放,从而有效减少对大气环境的污染。
此外,太阳能资源广泛且可再生,通过合理的设计和规划,可以最大限度地利用这一资源,减少能耗。
2.3 适用性强太阳能光热发电技术适用于多种场景。
不论是地处高纬度的寒冷地区,还是年均气温较高的热带地区,太阳能光热发电技术都能够发挥作用。
而且,由于太阳光资源普遍存在于全球范围内,因此太阳能光热发电技术可以在世界各地广泛应用,满足不同地区能源需求。
2.4 可持续发展太阳能光热发电技术具备可持续发展的特点。
与其他能源形式相比,太阳能光热发电技术的装机容量和发电效率不断提高,成本逐渐下降。
随着技术的进一步成熟和规模化生产的推进,太阳能光热发电将更加具备竞争力,成为未来能源发展的重要方向。
3. 太阳能光热发电技术的可行性分析3.1 技术成熟度太阳能光热发电技术目前已经相对成熟,许多国家和地区已经在实际应用中取得了成功。
太阳能光热发电的经济效益与投资回报
太阳能光热发电的经济效益与投资回报太阳能光热发电作为一种环保、可再生能源,在近年来受到了广泛的关注和应用。
它不仅可以减少对传统化石燃料的依赖,还能降低温室气体排放,实现可持续发展。
本文将讨论太阳能光热发电的经济效益以及投资回报。
首先,太阳能光热发电的建设成本相对较高,但其运营和维护成本却相对较低。
太阳能光热发电系统主要包括太阳能收集器、热能储存系统和发电设备。
尽管建设成本较高,但一旦系统建立起来,日常运营和维护所需的费用较为低廉。
同时,太阳能光热发电系统的使用寿命长,可以为投资者带来长期稳定的收益。
其次,太阳能光热发电可以大幅度降低能源成本。
传统能源,如煤炭、石油和天然气,价格波动较大,并且随着资源短缺和环境污染问题的加剧,其价格呈现上升趋势。
而太阳能光热发电作为一种可再生能源,可以利用太阳光进行发电,不受价格波动和资源限制。
一旦太阳能光热发电系统建成投入使用,可以有效降低企业或家庭的能源开支,提升经济效益。
此外,太阳能光热发电系统还可以实现电网并网发电,将多余的电力注入电网,从而实现电力的交易和销售。
在一些国家,政府还会对太阳能光热发电提供补贴政策,鼓励更多的企业和个人来投资和使用太阳能光热发电系统。
这些政策措施不仅可以带来额外的收入,还可以提高投资回报率,吸引更多的投资者参与。
随着技术的不断进步和成本的降低,太阳能光热发电系统的效率也在不断提高。
现如今,太阳能光热发电系统的发电效率已经可以达到较高水平,每平方米的发电量逐渐增加。
这使得投资者能够更快地实现投资回报,获得更高的经济效益。
然而,太阳能光热发电也存在一定的局限性。
首先,它对天气条件有一定的依赖性,如阴雨天或夜晚时无法充分利用太阳能发电。
其次,太阳能光热发电系统的建设和维护需要较高的技术要求和人力成本,这使得建设成本相对较高。
此外,大规模的太阳能光热发电系统往往需要较大的土地面积,这在现有的城市环境中可能存在一定的制约。
总之,太阳能光热发电通过其较低的运营成本、可再生性以及能源成本的降低,带来了可观的经济效益和投资回报。
太阳能光热电站储能系统热性能研究及技术经济分析
采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,对太阳能光热电站储能系统的热性能进行全面分析和评估 。具体包括:建立储能系统的数学模型,进行模拟分析;通过实验测试,验证模拟结果的准确性;针对现有问 题提出优化方案和技术改进措施;最后进行技术经济分析,评估优化方案的经济效益和可行性。
02
太阳能光热电站概述
太阳能光热电站工作原理01 Nhomakorabea02
03
聚光吸热
通过反射镜将太阳光聚集 到集热器上,加热集热器 中的工质,使其产生高温 高压的蒸汽。
热力循环
蒸汽驱动汽轮机进行热力 循环,将热能转化为机械 能,带动发电机发电。
冷凝放热
蒸汽在汽轮机中膨胀做功 后,冷凝成水,放出热量 ,形成热循环。
太阳能光热电站系统组成
聚光系统
提高储能系统经济性的优化策略
选用低成本储能介质
选择成本较低的储能介质,如熔盐、导热油等,降低储能系统的 初始投资成本。
实施生命周期成本管理
在设计和建设阶段考虑储能系统的生命周期成本,通过延长储能 设备使用寿命和降低维护成本,提高经济性。
结合可再生能源使用
将储能系统与可再生能源(如风能、太阳能)相结合使用,提高 能源利用效率,降低运行成本。
《太阳能光热电站 储能系统热性能研 究及技术经济分析 》
2023-10-30
目录
• 引言 • 太阳能光热电站概述 • 储能系统热性能研究 • 技术经济分析 • 太阳能光热电站储能系统优化策
略及建议 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
01
太阳能光热电站是新能源领域 的重要发展方向,而储能系统 是其中的核心技术之一。
不同储能技术的经济性比较分析
太阳能发电系统设计中的经济性与节能效益分析
太阳能发电系统设计中的经济性与节能效益分析太阳能发电系统是一种利用太阳能将其转化为电能的技术,被广泛应用于各种领域。
在设计太阳能发电系统时,需要考虑系统的经济性和节能效益,以确保系统的可持续性和实用性。
本文将对太阳能发电系统设计中的经济性和节能效益进行详细分析。
一、经济性分析太阳能发电系统的经济性分析主要包括投资回收期、内部收益率和净现值等方面。
首先,投资回收期是指从太阳能发电系统建成投入使用开始,到系统投资回收完毕所经过的时间。
投资回收期越短,代表系统投资回收的速度越快,经济性越好。
其次,内部收益率是指使得净现值为零时的折现因子。
内部收益率越高,代表系统的盈利能力越强,投资回报越好。
最后,净现值是指项目全寿命周期内,所有现金流量按预定利率进行折现后的剩余价值。
净现值为正值时,表示该项目盈利能力较强,经济性较好。
经济性分析需要考虑太阳能发电系统的建设成本、维护成本、电能收益等因素。
建设成本包括太阳能电池板、逆变器、储能设备等设备的采购和安装费用。
维护成本包括系统的日常维护和检修费用。
电能收益则取决于太阳能资源的充足程度和系统的发电效率。
二、节能效益分析太阳能发电系统相对于传统能源来说,具有很高的节能效益。
首先,太阳能是一种可再生能源,使用太阳能发电系统可以减少对传统化石能源的依赖,以达到节能的目的。
其次,太阳能发电系统的发电过程不会产生二氧化碳等温室气体,对环境没有污染,对气候变化的影响较小。
此外,太阳能发电系统在运行过程中噪音较低,不会对周围环境和人们的生活造成干扰,提高居民的生活质量。
太阳能发电系统的节能效益不仅体现在系统运行过程中,也可以通过合理设计和管理来提高系统的能量利用率。
例如,选择合适的太阳能电池板和逆变器,最大程度地提高能量的转换效率。
此外,可以结合建筑设计和景观布置,最大化地利用太阳能资源,提高发电系统的发电效益。
总之,太阳能发电系统的经济性和节能效益是设计过程中必须考虑的重要因素。
太阳能光热发电技术的经济效益分析
太阳能光热发电技术的经济效益分析随着对清洁能源需求的不断增加,太阳能光热发电技术成为一种备受关注的可再生能源解决方案。
太阳能光热发电技术利用镜面反射聚焦太阳光线,将其转化为热能,再通过发电机组将热能转化为电能。
这种技术不仅能够提供清洁的电力供应,还具有可观的经济效益。
本文将对太阳能光热发电技术的经济效益进行分析。
1. 投资成本和回收期太阳能光热发电技术的投资成本相对较高,主要包括太阳能反射镜、发电机组等设备的购置成本。
然而,随着技术的不断发展和应用规模的扩大,投资成本有望逐渐降低。
根据相关研究数据显示,太阳能光热发电技术的投资回收期一般为7到10年,具体情况会受到当地光照条件、电价等因素的影响。
2. 电力供应和纯净收入太阳能光热发电技术能够提供稳定的电力供应,不受季节和天气的限制。
在光照较强的地区,太阳能光热发电技术的电力供应能够达到很高的利用率。
同时,太阳能光热发电技术不需要燃料,运营和维护成本相对较低。
这使得太阳能光热发电技术的纯净收入相对较高。
3. 创造就业机会太阳能光热发电技术的应用不仅有助于提供清洁的能源供应,还能够创造大量就业机会。
在技术研发、设备制造、工程建设、运营维护等各个环节,都需要专业技术人才和劳动力。
据统计数据显示,太阳能光热发电技术链条上,每投资1个亿,可以创造近千个就业岗位,这对于促进经济增长和提高就业率具有积极的影响。
4. 节约能源成本太阳能光热发电技术的应用意味着减少对传统能源的依赖,从而节约能源成本。
由于太阳能是一种免费的可再生能源,光热发电技术在长期运行中能大幅度降低电力生产成本。
与化石能源相比,太阳能光热发电技术能够减少对石油、煤炭等有限能源的需求,从而缓解能源供需紧张的问题。
5. 地方税收和环境效益太阳能光热发电技术的应用还有助于增加地方税收。
太阳能光热发电项目的建设和运营都需要相关政府审批和监管,相关企业也需要缴纳相应的税费。
此外,太阳能光热发电技术的应用还能够减少温室气体的排放,改善环境质量,对环境产生积极的影响。
太阳能光伏发电系统的经济性分析
太阳能光伏发电系统的经济性分析一、现状分析随着环境保护意识的增强和可再生能源的广泛应用,太阳能光伏发电系统作为一种清洁能源技术,逐渐受到人们的重视。
太阳能光伏发电系统通过将太阳能转化为电能,不仅减少了对传统能源的依赖,还降低了对环境的污染。
太阳能光伏发电系统在全球范围内得到了广泛的推广和应用。
我国作为一个资源相对匮乏的国家,对太阳能光伏发电系统的发展也十分重视。
出台了一系列支持,鼓励企业和个人投资建设太阳能光伏发电系统。
据统计,我国太阳能光伏发电系统的容量年均增速在近几年中都保持在20%以上,发展势头强劲。
然而,太阳能光伏发电系统在经济性方面仍存在一些问题。
光伏发电系统的建设和维护成本较高,导致投资回收周期较长。
光伏发电系统的发电效率还有待提高,影响了系统的整体经济性。
再者,光伏发电系统的可靠性和稳定性也面临挑战,需要进一步完善技术和设备。
二、存在问题1.建设和维护成本高:光伏发电系统的组件和设备价格相对较高,而且系统的建设和维护需要专业人员进行,增加了人力成本。
2.发电效率低:目前光伏发电系统的发电效率仍然较低,无法满足大规模应用的需求,导致系统整体经济性不高。
3.可靠性和稳定性有待提升:光伏发电系统在恶劣天气条件下容易受影响,影响了系统的发电效率和稳定性,需要进一步提升技术水平和设备性能。
三、对策建议1.降低建设和维护成本:可以加大对光伏发电系统的财政补贴力度,降低系统的建设和维护成本,吸引更多投资者参与建设。
鼓励企业和研究机构加大技术研究和创新力度,降低系统的生产成本。
2.提升发电效率:加大对光伏发电技术的研究和开发力度,引入先进的光伏发电技术,提升系统的发电效率。
加强光伏组件的质量控制,确保系统的稳定性和可靠性。
3.完善和标准:应该出台更加具体和有力的支持,规范光伏发电系统的建设和运营,保障系统的长期发展。
建立完善的技术标准和监管体系,提升整个行业的发展水平。
四、结论太阳能光伏发电系统作为一种清洁能源技术,在未来的发展中将发挥越来越重要的作用。
太阳能光伏发电系统经济性分析
太阳能光伏发电系统经济性分析太阳能光伏发电系统作为一种清洁、可再生的能源技术,近年来越来越受到广泛关注。
随着技术的进步和成本的下降,光伏发电系统在全球范围内的应用逐渐普及。
本文将对太阳能光伏发电系统的经济性进行分析和评估。
首先,太阳能光伏发电系统的投资成本是决定其经济性的关键因素之一。
光伏发电系统的投资成本包括光伏组件、支架、逆变器、电缆以及安装和维护等费用。
随着技术的发展,光伏组件的成本显著下降,使得光伏发电系统的投资成本也越来越低。
此外,政府的支持政策和补贴措施也可以降低投资成本,并提高系统的经济性。
其次,光伏发电系统的收益主要来自于发电并销售电力。
太阳能光伏发电系统可以通过将光能转化为电能,供应给居民、工厂、商业建筑等不同类型的用电设施。
光伏发电系统的发电量取决于日照条件、光伏组件的效率以及系统的容量等因素。
此外,政府通常制定了购电政策,即太阳能发电系统产生的电力可以按固定的价格回购。
因此,发电收入是太阳能光伏发电系统经济性的重要组成部分。
然而,光伏发电系统也存在一些运营和维护成本。
运营和维护成本包括定期检查、清洁、维修和更换故障组件等费用。
这些成本需要纳入到系统的经济性分析中,并与发电收入进行对比。
幸运的是,光伏发电系统的运维成本较低,相比于传统燃煤发电厂或核电站,光伏发电系统的运营成本要低得多。
此外,太阳能光伏发电系统还可以享受到政府的各种支持政策和补贴措施。
政府通常会出台奖励政策,促进太阳能光伏发电的应用。
例如,一些国家和地区提供的补贴和税收减免政策可以降低系统的投资成本,提高系统的经济性。
此外,政府还会出台电力购买政策,确保光伏发电系统产生的电力可以按固定价格回购。
这些政策的实施可以提高系统的经济效益,并加速太阳能光伏发电系统的发展和应用。
最后,在对太阳能光伏发电系统的经济性进行分析时,需要考虑系统的寿命周期。
光伏发电系统的寿命周期一般为20-30年,而其投资成本通常在数年内回收。
太阳能光热发电技术进展及经济性分析
太阳能光热发电技术进展及经济性分析一、现状分析太阳能光热发电技术是一种利用太阳能进行能源转换的新兴技术,其发展历史可以追溯到上个世纪70年代。
随着全球对可再生能源需求的增长以及对环境保护的重视,太阳能光热发电技术逐渐受到广泛关注和重视。
目前,国际上主要的太阳能光热发电技术包括抛物面聚光型、塔式聚光型和盘式聚光型等。
这些技术在提高光热效率、降低成本等方面都取得了一定的进展,但仍然存在一些问题。
二、存在问题1.技术成熟度不高:太阳能光热发电技术相较于光伏发电技术,技术成熟度不高,存在一定的风险和不确定性。
2.成本较高:目前太阳能光热发电技术相对于传统火电等能源发电成本仍然较高,需要进一步降低成本才能大规模推广应用。
3.资源分布不均:太阳能资源分布不均,一些地区日照条件良好,适合开展太阳能光热发电,而一些地区则不适合。
4.环境影响:太阳能光热发电过程中存在一定的环境影响,如土地使用、水资源消耗等问题,需要进行合理规划和管理。
三、对策建议1.加强研发:针对太阳能光热发电技术的现存问题,需要加强研发工作,提高技术成熟度,降低成本,改善环境影响等方面,推动技术进步。
2.支持:应出台相关支持太阳能光热发电技术的发展,包括补贴、税收优惠等,鼓励企业加大投入,推动技术商业化。
3.开展示范工程:在资源丰富、日照条件良好的地区开展太阳能光热发电示范工程,探索可行性和经济性,为技术推广应用提供经验。
4.加强合作交流:国际合作交流可以促进太阳能光热发电技术的发展和推广,吸收国际先进经验和技术,推动技术进步。
四、结论太阳能光热发电技术作为一种清洁能源技术,具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。
在当前全球能源转型的大环境下,太阳能光热发电技术的发展势在必行,需要、企业、科研机构共同努力,加强研发、推动产业化,为实现清洁、可持续能源发展目标做出贡献。
2024年光热发电行业深度分析报告
一、市场规模与趋势光热发电是指利用太阳热量产生电力的一种技术,它采用太阳能塔或太阳能槽集热器将太阳能转化为热能,再通过传输介质传递至发电机组发电。
2024年,光热发电市场规模维持平稳增长态势,全球光热发电装机容量达到XXGW,同比增长XX%。
光热发电市场以欧洲和北美地区为主要市场,其中西班牙、美国、澳大利亚为光热发电装机容量最大的三个国家。
随着技术的不断进步和政策的积极扶持,光热发电行业有望在未来几年继续保持稳定增长。
二、技术进步与创新2024年,光热发电行业在技术方面取得了显著的进展。
首先,光热发电技术的效率得到了大幅提升,热能的转换效率达到了更高的水平。
其次,光热发电设备的成本得到了明显的下降,推动了光热发电行业的进一步普及。
此外,光热发电行业在储热技术和传输技术方面也进行了一系列的创新,提高了能量的储存和传输效果。
技术的不断进步为光热发电行业的发展夯实了基础。
三、市场竞争与发展机遇光热发电行业面临着激烈的市场竞争,主要体现在技术上的竞争和成本上的竞争。
目前,光热发电技术相对成熟,但仍有许多创新技术等待应用。
技术的突破将有助于企业在市场竞争中获得更大的优势。
此外,成本问题一直是限制光热发电行业发展的主要因素之一、随着技术的进步和经验的积累,相信未来光热发电设备的成本将进一步下降,提高光热发电的市场竞争力。
光热发电行业的发展也面临着一些机遇。
首先,能源需求不断增长,光热发电作为一种清洁、可再生的能源形式,有望得到更多的关注和支持。
其次,政府对光热发电的扶持政策也将为行业的发展提供机遇。
政府加大对绿色能源的支持力度,加速了光热发电技术的普及和推广。
另外,光热发电行业的发展还受益于国际合作的推动。
不少国家和地区加强了光热发电行业的国际交流与合作,促进了行业的共同发展。
四、面临的挑战与对策光热发电行业在发展中也面临一些挑战。
首先,光热发电设备的建设及运维成本较高,企业需要寻求更加经济高效的解决方案。
太阳能热发电的经济性分析
太阳能热发电的经济性分析在当今能源需求不断增长和环境问题日益严峻的背景下,太阳能作为一种清洁、可再生的能源,其利用方式备受关注。
太阳能热发电作为太阳能利用的重要形式之一,具有独特的优势和潜力。
然而,要实现太阳能热发电的广泛应用,其经济性是一个关键因素。
太阳能热发电的基本原理是通过聚光装置将大面积的阳光聚集到一个较小的区域,加热工质(如水、熔盐等),产生高温高压的蒸汽,驱动涡轮机发电。
目前主要的太阳能热发电技术包括槽式、塔式、碟式和菲涅尔式等。
从初始投资成本来看,太阳能热发电系统的建设需要大量的资金投入。
首先,聚光装置、吸热器、储热系统以及发电设备等硬件设施的采购和安装成本较高。
例如,塔式太阳能热发电系统中的定日镜场建设成本巨大,而槽式系统中的抛物面槽式集热器也价格不菲。
其次,为了确保系统的稳定运行和高效发电,还需要配备先进的控制系统和监测设备,这也增加了成本。
此外,项目的选址、土地购置以及工程建设等方面的费用也不容忽视。
然而,太阳能热发电的运行成本相对较低。
一旦系统建成投入运行,其主要的运行成本包括设备维护、人员管理以及少量的燃料消耗(在有辅助加热的情况下)。
与传统的化石能源发电相比,太阳能热发电不需要持续购买昂贵的燃料,这在长期运行中可以节省大量的成本。
太阳能热发电的经济性还受到诸多因素的影响。
其一,太阳能资源的丰富程度和稳定性直接关系到发电效率和成本。
在太阳能资源丰富的地区,如沙漠地区,日照时间长、强度高,能够为热发电系统提供充足的能量,从而提高发电效率,降低单位成本。
相反,在太阳能资源不稳定的地区,可能需要配备更多的储热设施或其他辅助能源,以保障电力供应的稳定性,这会增加成本。
其二,技术进步对太阳能热发电的经济性有着重要的推动作用。
随着材料科学、制造工艺和系统设计的不断改进,太阳能热发电设备的效率不断提高,成本逐渐降低。
例如,新型的吸热材料能够提高吸热效率,更高效的储热技术能够延长发电时间,从而提高系统的整体经济性。
太阳能光热发电的经济性评估
太阳能光热发电的经济性评估在当今能源领域,太阳能光热发电作为一种新兴的可再生能源技术,正逐渐引起人们的关注。
与传统的光伏发电相比,太阳能光热发电具有独特的优势,但其经济性评估是决定其广泛应用和发展的关键因素。
太阳能光热发电的基本原理是通过反射镜或透镜等聚光装置将太阳能聚集起来,加热工质产生高温蒸汽,驱动汽轮机发电。
这种发电方式的核心设备包括聚光器、吸热器、储热系统和发电系统等。
从初始投资成本来看,太阳能光热发电项目的建设成本相对较高。
首先,聚光器和吸热器等关键设备的制造和安装需要高精度和高质量的材料和工艺,这增加了设备采购和施工的费用。
其次,为了保证系统的稳定运行和高效发电,还需要配备大规模的储热系统,这也进一步推高了成本。
此外,土地使用成本、基础设施建设成本以及项目的设计和调试费用等也不容忽视。
然而,在运营成本方面,太阳能光热发电具有一定的优势。
由于其使用的是常规的热力发电设备,维护和管理相对成熟,维修成本相对较低。
而且,太阳能光热发电系统的运行寿命较长,一般可以达到 25年以上,这在一定程度上分摊了初始投资成本。
在能源产出方面,太阳能光热发电的效率受到多种因素的影响。
聚光器的效率、吸热器的热损失、储热系统的性能以及天气条件等都会对发电效率产生影响。
与光伏发电相比,太阳能光热发电在储能方面具有优势,可以在夜间或阴天继续发电,从而提高了能源的利用率和稳定性。
对于太阳能光热发电的经济性评估,还需要考虑政策和市场环境的影响。
在许多国家和地区,为了推动可再生能源的发展,政府出台了一系列的优惠政策,如补贴、税收减免等。
这些政策在一定程度上降低了太阳能光热发电的成本,提高了其在市场上的竞争力。
此外,随着技术的不断进步,太阳能光热发电的成本也在逐渐降低。
一方面,关键设备的制造工艺不断改进,规模化生产降低了设备成本;另一方面,系统的优化设计和运行管理水平的提高也有助于提高发电效率和降低运营成本。
在评估太阳能光热发电的经济性时,还需要与其他能源形式进行比较。
太阳能热发电的经济性研究
太阳能热发电的经济性研究在当今世界,能源问题日益成为人们关注的焦点。
随着传统能源的逐渐枯竭和环境问题的日益严峻,寻找和开发可再生能源已成为当务之急。
太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源,其应用领域也在不断拓展。
太阳能热发电作为太阳能利用的重要方式之一,具有独特的优势和潜力,但同时也面临着一些经济方面的挑战。
太阳能热发电的基本原理是通过收集和聚焦太阳能,将其转化为热能,然后利用热能驱动热力循环系统发电。
与传统的光伏发电相比,太阳能热发电具有储能能力,可以在夜间或阴天持续供电,从而提高了电力供应的稳定性和可靠性。
然而,太阳能热发电的初始投资成本相对较高,这是制约其大规模推广的主要因素之一。
从设备成本来看,太阳能热发电系统需要大规模的集热装置、储能系统以及热力发电设备。
例如,用于收集太阳能的反射镜或定日镜通常需要大量的材料和高精度的制造工艺,这导致了其成本较高。
此外,储能系统如熔盐储罐、换热器等也需要较高的投资。
同时,为了确保系统的高效运行和长期稳定性,还需要先进的控制系统和监测设备,这也增加了成本。
在运行和维护成本方面,太阳能热发电系统需要定期对设备进行检查、维修和更换,以保证其正常运行。
由于系统在高温、高压等恶劣条件下工作,设备的磨损和老化速度较快,因此维护成本相对较高。
而且,太阳能热发电的效率受到天气和季节的影响较大,在光照不足的情况下,可能需要额外的能源输入来维持系统运行,这也增加了运行成本。
然而,尽管太阳能热发电的成本较高,但随着技术的不断进步和规模的扩大,其成本也在逐渐降低。
一方面,随着生产工艺的改进和规模化生产,集热装置、储能系统等设备的成本在不断下降。
另一方面,通过优化系统设计和提高运行管理水平,可以提高太阳能热发电的效率,降低单位发电成本。
从收益方面来看,太阳能热发电的收益主要来自于电力销售。
在一些地区,政府为了鼓励可再生能源的发展,会提供一定的补贴和优惠政策,这有助于提高太阳能热发电项目的收益。
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Technical Report NREL-TP-6A2-45833 February 2010The Value of Concentrating Solar Power and Thermal Energy StorageRamteen Sioshansi The Ohio State University Columbus, Ohio Paul Denholm National Renewable Energy Laboratory Golden, ColoradoNational Renewable Energy Laboratory 1617 Cole Boulevard, Golden, Colorado 80401-3393303-275-3000 • NREL is a national laboratory of the U.S. Department of EnergyTechnical Report NREL-TP-6A2-45833 February 2010The Value of Concentrating Solar Power and Thermal Energy Storage Ramteen SioshansiThe Ohio State UniversityColumbus, OhioPaul DenholmNational Renewable Energy LaboratoryGolden, ColoradoPrepared under Task No. CP09.3201NOTICEThis report was prepared as an account of work sponsored by an agency of the United States government. Neither the United States government nor any agency thereof, nor any of their employees, makes any warranty, express or implied, or assumes any legal liability or responsibility for the accuracy, completeness, or usefulness of any information, apparatus, product, or process disclosed, or represents that its use would not infringe privately owned rights. Reference herein to any specific commercial product, process, or service by trade name, trademark, manufacturer, or otherwise does not necessarily constitute or imply its endorsement, recommendation, or favoring by the United States government or any agency thereof. The views and opinions of authors expressed herein do not necessarily state or reflect those of the United States government or any agency thereof.Available electronically at /bridgeAvailable for a processing fee to U.S. Department of Energyand its contractors, in paper, from:U.S. Department of EnergyOffice of Scientific and Technical InformationP.O. Box 62Oak Ridge, TN 37831-0062phone: 865.576.8401fax: 865.576.5728email: mailto:reports@Available for sale to the public, in paper, from:U.S. Department of CommerceNational Technical Information Service5285 Port Royal RoadSpringfield, VA 22161phone: 800.553.6847fax: 703.605.6900email: orders@online ordering: /ordering.htmPrinted on paper containing at least 50% wastepaper, including 20% postconsumer wasteAbstractThis paper examines the value of concentrating solar power (CSP) and thermal energy storage (TES) in four regions in the southwestern United States. Our analysis shows that TES can increase the value of CSP by allowing more thermal energy from a CSP plant’s solar field to be used, by allowing a CSP plant to accommodate a larger solar field, and by allowing CSP generation to be shifted to hours with higher energy prices. We analyze the sensitivity of CSP value to a number of factors, including the optimization period, price and solar forecasting, ancillary service sales, capacity value and dry cooling of the CSP plant. We also discuss the value of CSP plants and TES net of capital costs.Table of ContentsList of Figures (v)List of Tables (v)1Introduction (1)2CSP Model and Simulations (3)3Operating Profits of CSP Plants with TES in Energy-Only Markets (7)4Sensitivity of CSP Profits to Base Case Assumptions (13)4.1Impact of Optimization Horizon (13)4.2Impact of Solar Availability and Energy Price Forecasting (14)4.3Impact of Ancillary Service Sales (15)4.4Impact of Capacity Credit (18)4.5Impact of Power Block Dry Cooling (18)5Break-Even Cost of CSP Plants (21)6Conclusions (24)References (25)List of FiguresFigure 1. Polynomial heat-rate curve in SAM (5)Figure 2. Polynomial representation of HTF parasitics in SAM and piecewise-linearapproximation in dispatch model (6)Figure 3. Polynomial representation of power block parasitics in SAM and piecewise-linear approximation in dispatch model (6)Figure 4. Sample dispatch of a CSP plant with six hours of TES and a solar multiple of 2.0 at Texas site (8)Figure 5: Annual operating profits of a CSP plant at Arizona site (9)Figure 6: Annual operating profits of a CSP plant at Daggett site (9)Figure 7: Annual operating profits of a CSP plant at New Mexico site (10)Figure 8: Annual operating profits of a CSP plant at Texas site (10)Figure 9. Average selling price of energy ($/MWh) and solar field energy wasted (GWh-t) for a CSP plant at Texas site with solar multiple of 2.0 (12)Figure 10. Marginal annual value of each incremental hour of storage for a CSP plant at Texas site with solar multiple of 2.0 (12)Figure 11. Increase in annual operating profits of a CSP plant at Texas site from using weeklong as opposed to daylong optimization period (14)Figure 12. Annual operating profits earned by a CSP plant at Texas site using daily backcasting technique (15)Figure 13. Sample dispatch of a CSP plant with 8 hours of TES and a solar multiple of 2.4 at Texas site when energy and spinning reserve sales are co-optimized (16)Figure 14. Increase in annual operating profits of a CSP plant at the Daggett site if spinning reserves can be sold (17)Figure 15. Increase in annual operating profits of a CSP plant at the Texas site if spinning reserves can be sold (17)Figure 16: Annual operating profit reduction of a dry-cooled CSP plant at Texas site (19)Figure 17. Net operating profits lost from dry- as opposed to wet-cooled CSP plants with a solar multiple of 2.0 (20)Figure 18. Net energy production lost from dry- as opposed to wet-cooled CSP plants with a solar multiple of 2.0 (20)List of TablesTable 1. Location of CSP Plants Studied (4)Table 2: Solar Energy Available and Average Price of Energy for Different CSP Sites (11)Table 3: Year-1 Break-Even Cost and Return on Investment of TES Using Base Case Profit and Cost Assumptions (22)Table 4: Year-1 Break-Even Cost of TES ($ million) with Spinning Reserves Sales and Capacity Credit (22)Table 5: Return on Investment of TES with Spinning Reserves Sales and Capacity Credit and a 10% ITC (23)1 IntroductionRecent and ongoing improvements in thermal solar generation technologies coupled with the need for more renewable sources of energy have increased interest in concentrating solar thermal power (CSP). Unlike solar photovoltaic (PV) generation, CSP uses the thermal energy of sunlight to generate electricity. Two common designs of CSP plants—parabolic troughs and power towers—concentrate sunlight onto a heat-transfer fluid (HTF), which is used to drive a steam turbine. An advantage of CSP over non-dispatchable renewables is that it can be built with thermal energy storage (TES), which can be used to shift generation to periods without solar resource and to provide backup energy during periods with reduced sunlight caused by cloud cover.1Adding TES provides several additional sources of value to a CSP plant. First, unlike a plant that must sell electricity when solar energy is available, a CSP plant with TES can shift electricity production to periods of highest prices. Second, TES may provide firm capacity to the power system, replacing conventional power plants as opposed to just supplementing their output. Finally, the dispatchability of a CSP plant with TES can provide high-value ancillary services such as spinning reserves. The storage medium is typically a molten salt, which has extremely high storage efficiencies in demonstration systems.2Building a CSP plant with TES introduces several sizing options as the plant essentially consists of three independent but interrelated components that can be sized differently: the power block, the solar field, and the thermal storage tank. The size of the power block is the rated power capacity of the steam turbine, and it is typically measured by the rated input of the power block in megawatts of thermal energy (MW-t) or in the rated output of the power block in megawatts of electric energy (MW-e).The size of the solar field, in conjunction with solar irradiance, determines the amount of thermal energy that will be available to the power block. The sizing of the solar field is important because the relative size of the solar field and power block will determine the capacity factor of the CSP plant and the extent to which thermal energy will be wasted. Undersizing the solar field will result in an underused power block and a low capacity factor for the CSP plant, because of the lack of thermal energy during all hours but those with the highest solar resource.3 1 The HTF in a CSP plant will also have some thermal inertia that can help the CSP plant “ride out” a brief reduction in sunlight from a passing cloud. An oversized solar field, on the other hand, will tend to result in thermal energy being wasted because the power block will not have sufficient capacity to use the thermal energy from the solar field in many hours. The size of the solar field can either be measured in the actual area of the field or by using the solar multiple, which normalizes the size of the solar field in terms of the power block size. A solar field with a solar multiple of 1.0 is sized to provide sufficient energy to operate the power block at its rated capacity under reference conditions. The area of a solar field with a higher or lower solar multiple will be scaled linearly; i.e. a field with a solar multiple of 2.0 will cover twice the area of a field with a solar multiple of 1.0.2 This is described in detail in section 4.3.3 A CSP plant can be designed with a fossil-fueled backup system. With such a design, natural gas or another fuel can be used to supplement solar thermal energy. Because our interest is in renewable resources, we focus on a pure CSP plant.The size of storage determines both the thermal power capacity of the heat exchangers between the storage tank and the HTF (measured in MW-t) and the total energy capacity of the storage tank. While the energy capacity of the storage tank can be measured in MWh-t, measuring it in terms of the number of hours of storage is often more convenient. We define the storage capacity as the number of hours that the storage tank can be charged at maximum capacity, which is very similar to the number of hours of discharge capacity because the roundtrip efficiency of the TES is about 98.5%. It is worth noting that another benefit of building a CSP plant with TES is that storage can allow the plant to be built with a larger solar field because excess thermal energy can be placed into storage for use later.For a merchant CSP developer, the decision to build and the choice of the size of a CSP plant will be governed not only by the amount of solar energy available but also by the pattern (coincidence) of solar resource and by electricity prices. Clearly, high electricity prices and an abundance of solar resource are necessary for CSP to be economic, but a lack of correlation between solar availability and electricity prices can make CSP economically unattractive. TES can improve the economics by shifting generation to higher-priced hours, but this adds capital costs and some efficiency losses in the storage cycle.In this paper, we examine the value of adding TES to CSP plants in a number of power systems in the southwestern United States. Using a model that optimally dispatches CSP with TES into existing electricity markets, we examine the potential operating profits (i.e., net revenues from energy sales, not accounting for fixed capital costs) that a CSP plant can earn. We show how these profits vary as a function of plant size. We also show the sensitivity of operating profits to different assumptions, including the possibility of selling ancillary services, the optimization process used, and the use dry rather than wet cooling. We show that while the current cost of CSP technologies make them uneconomic based on energy value alone, addition of TES improves the economics of CSP. We also show that when the value of ancillary services and capacity are taken into account, TES and CSP can be economic even with current technology costs.The remainder of this paper is organized as follows: Section 2 describes our model and the assumptions underlying our analysis. Section 3 presents our analysis of CSP operating profits under the base scenario while Section 4 discusses the sensitivity of those profits to these assumptions. Section 5 discusses the net profitability of TES and CSP plants and Section 6 concludes.2 CSP Model and SimulationsWe model the capabilities and costs of CSP plants using a mixed-integer program (MIP) that is based on the Solar Advisor Model (SAM) developed by the National Renewable Energy Laboratory (NREL)4Unlike SAM, our MIP is formulated to fully optimize the dispatch of a CSP plant to maximize net revenues from energy sales rather than using heuristic rules. SAM is a software package that can model in detail the hourly energy production of PV, concentrating PV, and CSP plants, with different configurations and in different locations. This production data can be coupled with cost data to compute different economic benchmarks for solar systems, such as the levelized cost of energy. SAM also has some capabilities to optimize the dispatch of a CSP plant with TES by using heuristic “time-of-day” type rules. These heuristics can be used to compare the cost of energy from a CSP plant to other conventional generators.5SAM models the three components of a CSP plant—the solar field, TES system, and power block—on an hourly basis, and we use SAM for developing our CSP dispatch model. The solar field model determines the amount of thermal energy (measured in MWh-t) collected by the field that is available to be put into the TES or power block. This available thermal energy is determined by ambient sunlight as well as solar field size and the efficiencies of the components such as concentrators, collectors, and the HTF used in the solar field. We use this hourly available solar data as an input to our model.The dispatch assumes the CSP plant is a price-taking generator that treats prices as fixed. Because we model only a single CSP plant, this price-taking assumption is reasonable, as the operation of the CSP plant would have at most a marginal impact on the dispatch of other generators. The capabilities and costs of the CSP plants are simulated using the baseline CSP system in SAM, which has a wet-cooled power block with a design capacity of 110 MW-e We simulate a set of CSP plant sizes with solar multiples ranging between 1.5 and 2.7 and between zero and twelve hours of TES.We model CSP plants in four different locations, which are summarized in Table 1. The plants were all simulated using energy price and solar data from 2005. The solar data were obtained from NREL’s Renewable Planning Model.6 7 4See Gilman et al. (2008) for a detailed description of SAM and its capabilities. For the Daggett and Texas CSP plants, hourly real-time energy and day-ahead ancillary service price data from their respective wholesale electricity markets were used. In the case of Daggett, price data from the California Independent System Operator (CAISO) SP15 zone is used, whereas the Texas plant uses prices from the Electricity Reliability Council of Texas (ERCOT) western zone. For the locations in Arizona and New Mexico, load lambda data from 2005 for the incumbent utilities—Arizona Public Service (APS) and Public Service New Mexico (PNM), respectively—were used. Load lambda data were obtained from Form 714 filings with the Federal Energy Regulatory Commission. 5 For purposes of comparison, the default heuristic dispatch rule in SAM is able to capture between 87% and 94% of the operating profits that our MIP model earns with a CSP plant with a solar multiple of 2.0 and six hours of TES. 6 Available at / 7 Solar direct normal irradiance in 2005 at the sites we consider was approximately 1-4% below the average over the period 1998-2006.Table 1. Location of CSP Plants StudiedCSP SiteLocation Price Data ArizonaGila Bend, Arizona (32°57’N, 112°57’ W) APS Load Lambda DaggettDaggett, California (34°51’N, 116°51’ W) CAISO SP15 Zone New Mexico Southern New Mexico (31°39’N, 108°39’ W) PNM Load LambdaTexas Western Texas (32°21’N, 102°21’ W) ERCOT West Zone The TES is modeled as a stock and flow system with losses, which accounts for the loss of thermal energy that is kept in storage over time. Furthermore, energy that goes through the storage cycle will experience some additional losses because of inefficiencies in heat transfer from the solar field to the TES and then to the power block. We assume that hourly energy losses in TES will be 0.031%.8The power block is modeled using a heat-rate curve, which gives gross electric output as a function of thermal energy put into the power block. SAM uses a third-order polynomial heat rate curve, which is shown in Figure 1. The figure shows that the polynomial has very little curvature, and for this reason we approximate the curve as a linear function in our dispatch model. As is suggested in the figure, SAM allows the power block to be operated at up to 115% of its design capacity (126.5 MW-e), and we assume that the power block can generate up to this level. We further assume that the power block must be run at a minimum load of 40% of its design point (i.e., gross generation of at least 44 MW-e) whenever the power block is operating. We further require that the power block be online for a minimum of two consecutive hours whenever it is started up, and we assume that 58.3 MWh-t of thermal energy is required to start up the power block, SAM models efficiency losses from using TES by multiplying the gross output of the power block by a term that is a non-linear function of the fraction of thermal energy delivered to the power block that comes from TES. To maintain linearity of our MIP model, we instead assume that 1.5% of energy taken through the storage cycle will be lost—which roughly approximates the non-linear term in SAM. We assume the TES system is sized to allow the power block to operate at its maximum load using energy from storage alone. For the 110 MW-e power block, this corresponds to a power capacity of approximately 340 MW-t. We also assume that the TES system has the same power capacity for charging and discharging.9 8Based on tests conducted of storage efficiencies from the Solar Two CSP plant in California which takes one hour.9 58.3 MWh-t corresponds to 20% of the energy required to run the power block at its design point of 110 MWh-e.Figure 1. Polynomial heat-rate curve in SAMThe output given by the function in Figure 1 is gross electricity production, and does not account for the parasitics of various components in the CSP plant. These parasitics include energy expended for operating the HTF pumps in the TES system, the cooling tower, and balance of plant.1010Parasitics such as HTF pumps are also associated with operating the solar field. These parasitics are already accounted for and are netted out of the hourly thermal energy data we input from SAM into our dispatch model.As with the heat-rate curve, these parasitics are represented as third-order polynomials in SAM. Our model combines cooling tower and balance of plant parasitics into a single power block parasitic. The HTF parasitics are modeled separately because they are a function of the amount of energy taken out of TES, while the other parasitics are a function of gross power block generation. Figures 2 and 3 show the polynomial representation of the parasitics in SAM, as well as the piecewise-linear approximations used in our model. SAM also includes an operating cost estimate of $0.70 per MWh-e generated, which is included in the objective function of the dispatch model.Figure 2. Polynomial representation of HTF parasitics in SAM and piecewise-linear approximation in dispatch modelFigure 3. Polynomial representation of power block parasitics in SAM and piecewise-linear approximation in dispatch model3 Operating Profits of CSP Plants with TES in Energy-OnlyMarketsAs discussed in Section 1, the addition of TES to a CSP plant provides three separate sources of value: energy, capacity, and ancillary services. Our analysis first considers the case of a CSP plant used solely to sell energy into the wholesale market. As discussed in Section 2, we use real-time energy price data from the CAISO and ERCOT market for the Daggett and Texas CSP plants, and we use load lambda data for CSP plants in Arizona and New Mexico, where restructured wholesale markets do not exist. Our analysis first considers the case of a CSP plant operated with perfect foresight of future solar availability and energy prices. Following Sioshansi et al. (2009) the optimization is done one day at a time using a rolling two-day planning horizon. Thus, we assume that dispatch decisions are made one day at a time; however, the next day’s energy prices and solar availability are accounted for in making dispatch decisions each day. This use of a two-day planning horizon ensures that energy in TES at the end of the day has carryover value. Without this use of a two-day optimization horizon, energy would never be kept in TES at the end of a day because it would have no value. Figure 4 shows an example dispatch of a CSP plant at the Texas site with six hours of TES and a solar multiple of 2.0 over the course of a winter day, along with available energy from the solar field and hourly energy prices. The figure shows a typical winter price profile, which has highest demand and prices at the beginning and end of the day. The figure shows that the dispatch follows expected patterns, using energy storage for both the morning and evening demand and price peaks. For instance, in the morning (hours eight through 10) the power block is operated with energy from TES, which was carried over from the previous day to catch the high early-morning prices. The power block is shutdown in hours 15 and 16, when energy prices are relatively low, and the solar field energy is put into TES. The plant then provides energy in the evening peak, using both energy from the solar field and energy from storage.Figure 4. Sample dispatch of a CSP plant with six hours of TES and a solar multipleof 2.0 at Texas siteFigures 5 through 8 show the operating profits of CSP plants with different-sized solar fields and different amounts of TES at the four CSP sites described in Table 1. The figures highlight the fact that the value of a CSP plant can vary significantly by location, with a CSP plant at the Arizona site earning about 60% of the operating profits of the Texas plant. The figures also show how the operating profits vary with plant size. At all of the sites, the value of TES tapers off at about six to eight hours of storage. Moreover, we see that increasing the size of the solar field only yields noticeable profit increases if sufficient TES is available to shift the solar resource toperiods with less available sunlight.Figure 5: Annual operating profits of a CSP plant at Arizona siteFigure 6: Annual operating profits of a CSP plant at Daggett siteFigure 7: Annual operating profits of a CSP plant at New Mexico siteFigure 8: Annual operating profits of a CSP plant at Texas siteBy comparing the average electricity price and the total annual thermal energy produced by different-sized CSP plants, Table 2 shows the underlying cause of the differences in the operating profits of the CSP plants at the different sites. The table shows that the price of energy tends to be more important in determining the profitability of a CSP plant than the amount of solar energy available. Indeed, the Texas site produces the least amount of solar energy, yet the relatively high price of electricity makes it the most profitable site. The table also shows that because of the coincidence of solar insolation with normal load patterns, CSP without TES is between 7% and 35% more valuable than the average price of electricity in the cases evaluated. The table further shows that adding TES increases this value by an additional 7% to 16%.Table 2: Solar Energy Available and Average Price of Energy for Different CSP SitesAverage CSP Selling Price($/MWh) Annual Operating Profits($ million)CSP Site Solar FieldEnergy withSolar Multiple2.0 (GWh-t) AverageEnergy Price($/MWh)11Solar Multiple1.5, No TESSolar Multiple2.0, Six HoursTESSolar Multiple1.5, No TESSolar Multiple2.0, Six HoursTESArizona 1,150 41.2 47.0 50.5 11.6 18.6 Daggett 1,181 55.9 58.5 67.9 14.5 25.0 New Mexico 1,088 57.3 61.2 66.2 13.5 23.0 Texas 961 66.4 89.4 98.4 18.2 30.1The energy-related value of TES is actually derived from two sources. First, TES allows more of the energy collected by the solar field to be used by placing excess energy that would overload the power block into TES for future use, which then allows a larger solar field to be used with a power block. The second value of TES is that it allows generation to be shifted from periods with lower prices to those with higher prices. Figure 9 demonstrates these two effects for a CSP plant in Texas with a solar multiple of 2.0. It shows that as TES is added to the CSP plant, more solar field energy is able to used, with this benefit of TES flattening at about four hours of storage.Moreover, the figure shows that adding TES helps increase the average selling price of energy from the CSP plant, because the TES allows generation to be shifted between hours. This use of TES increases the average selling price of energy from the CSP plant by about $5/MWh with three hours of storage. Figure 10 summarizes these two effects of adding TES to a CSP plant by showing the marginal annual value of each incremental hour of storage. As suggested by Figure 9, the first two hours of TES are highly valuable because of both the generation-shifting and the increased use of solar energy, with the marginal value of storage nearly flattening after eight hours of TES; this is because with this amount of storage the generation-shifting capability of TES has been exhausted and nearly all of the energy from the solar field can be used.11 The average given is the simple average, not a load-weighted average.Figure 9. Average selling price of energy ($/MWh) and solar field energy wasted (GWh-t) for a CSP plant at Texas site with solar multiple of 2.0Figure 10. Marginal annual value of each incremental hour of storage for a CSP plantat Texas site with solar multiple of 2.04 Sensitivity of CSP Profits to Base Case AssumptionsThe results presented thus far represent a base case with a set of assumptions regarding the optimization horizon, perfect foresight of solar availability and energy prices, the markets in which the CSP plant participates, and the availability of water for wet cooling of the power block. We now examine the effect of relaxing these base assumptions on the profitability of CSP and the value of TES.4.1 Impact of Optimization HorizonThe results presented in Section 3 assume that the CSP plant would be dispatched using a rolling one-day optimization period (we also assume that each one-day planning problem would account for the second day). These assumptions allow generation to be shifted between hours within a day, and also allow energy to be stored at the end of each day in anticipation of energy prices the following day. However, these assumptions do not account for the fact that a CSP plant may store energy in anticipation of prices multiple days in the future. For example, Sioshansi et al. (2009) describe a “weekend effect,” in which more energy tends to be stored over weekends in anticipation of higher energy prices on weekdays. Considering this weekend effect, our assumption of a one-day planning horizon may understate the potential profitability of a CSP plant, because it does not fully allow for inter-day generation shifting.We examine the sensitivity of CSP profits by comparing our base case with a one-day planning horizon to one with a rolling one-week planning horizon. As with the one-day model, the weeklong model assumes that the CSP plant has perfect foresight of solar availability and energy prices, and we use an eight-day horizon in the dispatch model to ensure that energy in TES has carryover value at the end of each week. Figure 11 shows the increase in annual operating profits if a CSP plant at the Texas site uses a weeklong planning horizon as opposed to daylong one in its dispatch optimization. The profit increases are given as a percentage of the profits from using a daylong planning period. The figure shows that profits are largely insensitive to the optimization period, with less than a 2.4% increase in profits from switching to a weeklong optimization period, implying that most of the generation shifting with TES is done either within or between adjacent days. The other sites show even less sensitivity to the optimization horizon—with a maximum of between a 1.2% increase in profits from using a weeklong optimization horizon at the Arizona site and a 1.3% increase in profits at the New Mexico site. Also interesting is that the profit increase when using a weeklong optimization period is greatest for a CSP plant configuration with a low solar multiple and more hours of storage. The reason for this result is that with a lower solar multiple, the TES is used less for storing excess solar field energy because there are fewer hours in which the capacity of the power block is binding. Thus, a CSP plant with such a configuration uses TES primarily for shifting generation to higher-priced hours, which will be more sensitive to the planning horizon used.。