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光热发电是未来新能源领域的定海神针
  • 2017-04-27 11:27:22
  • 浏览:868
  • 来自:太阳能光热产业技术创新战略联盟

自2016年国家公布太阳能热发电的标杆电价并确定首批示范项目名单后,2017年我国迎来了太阳能热发电项目建设的高潮。然而,一方面是国家政策对太阳能热发电行业开始支持,另一方面,“三北”地区弃风弃光现象凸显。要如何解决这一矛盾呢?业内人士认为:储能是减少弃风弃光、保证包括太阳能热发电在内的可再生能源发电健康发展的关键手段。太阳能热发电由于配置了储热系统,对于电网来说应该是优质电力。

4月25日上午,由国家太阳能光热联盟、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会和爱能森控股有限公司联合主办的“光热发电与电网调峰”论坛在苏州香格里拉大酒店隆重举行。来自深圳市爱能森科技有限公司,水电水利规划设计总院新能源部、国网能源研究院新能源与统计研究所、中国电力科学研究院新能源研究中心,浙江大学能源工程学院、武汉理工大学材料学院、华北电力大学等单位的业内知名专家学者共聚一堂,围绕太阳能热发电对电网的作用、太阳能热发电在新一代能源体系中的定位、储能技术等话题进行了交流。会议由深圳爱能森科技有限公司董事长陈明丽主持。

一、太阳能热发电是真正有可能把我们的电网变成能源互联网的技术

国家太阳能光热联盟常务副理事长王志峰和浙江大学博士生导师肖刚合作完成的《太阳能热发电在新一代能源系统中的定位》报告指出:要定位好太阳能热发电的作用,首先要定位好可再生能源在新一代能源系统中的核心地位。因为电网面临波动的可再生能源电力这一新的挑战,当大规模新能源电力为电力输送的分配源端时,需要灵活高效地将可再生能源电力并网和传输融入到电力发展中。新的形势要求电网能根据用电峰值不同,在不同可再生能源交替使用的情况下,在不同时间段可以满足用户侧的使用需求,不会因为某一可再生资源的供给不稳定而影响用户侧的使用。如何调节供给侧和需求侧在不同时间的需求矛盾呢?太阳能热发电技术及其储热技术不仅可以保证供电的稳定性、平滑性,还能降低发电成本,是保证新一代能源系统运作顺畅的最优选择。

报告指出:当前来讲,带有储热的太阳能热发电系统相较于带有储热的光伏发电系统,是具备足够的成本优势的。在未来的20年,即使储热技术不能产生突破性的、革命性的变化,带有储热的太阳能热发电系统的成本也能是与带储热的光伏系统成本相当。也就是说在未来的二、三十年,即使考虑到太阳能热发电技术不产生革命性的变化,也能够充分地与带储热的光伏进行竞争。另外,从能源梯级利用的角度来考虑,太阳能热发电还可以与供暖和供冷技术耦合使用。这样,太阳能热发电的系统能效会更高,总的经济成本应该会更低。所以说,太阳能热发电是真正有可能把我们的电网变成一个能源网,变成一个能源互联网的网络。

这是我们新一代的系统,对于整个太阳能热发电有一个技术的要求,希望我们在未来的二三十年内,能够使它完全的成熟,并且使它的成本降到足够低。所以,太阳能光热发电在整个新能源领域的地位,应该是能够起到一个定海神针的作用。虽然这个神针现在很小,我们希望它能够越变越大。

二、太阳能热发电确实能够在电力规划、电力平衡中发挥重要作用

国网能源研究院新能源与统计研究所副所长谢国辉在《太阳能热发电在电网中的定位》主题报告中指出:我本人对太阳能热发电也是抱有非常好的一个信心。第一,太阳能热发电是利用太阳能进行发电的另外一个利用技术,跟光伏发电是并列的。2016年光伏发电累计装机容量已经达到了7742万千瓦,新增装机容量首次超过了风电,这是一个标志性的事件。所以太阳能领域来说,光伏发电还是主导;太阳能热发电刚刚起步,前途可期;第二,从新增电量来考量太阳能发电的地位。自2015年,太阳能发电在在能源结构已经开始起到替代电源的作用。随着趋势的演变,在2025年期间,太阳能新增的发电量将超过煤电新增的发电量,这将也是一个非常具有标志性的事件,是太阳能发电在未来能源供应体系中的一个非常重要的角色描述。

此外,间歇性电源如果不配备储能,在大规模接入电力系统的时候,对我们的电网规划环节会带来很大的影响。我们统计了一下,在用电高峰时期大概95%的置信水平下,太阳能光伏的置信容量也就是25%左右。也就是说,在高峰时段的时候,100万容量的光伏电站也就只有25万的容量能够参与电力系统的规划环节,因为需要电力平衡。而太阳能热发电,若配备了6个小时的储热,在晚高峰的时候它是可以发电的。所以,从电力系统规划和电力平衡的角度来看,太阳能热发电确实能够在电力规划、电力平衡中发挥重要的作用。

总结来说,太阳能热发电在电网运行中的作用可以定义为:在并网规模不大的时候,它完全可以作为系统的调峰电源,与光伏和风力发电配合运行,满足系统调峰调频的需求;当太阳能热发电的并网规模越来越大的时候,完全有可能替代电力系统中的核电,以及静流式水电。对于太阳能热发电的价值问题,美国国家可再生能源室做过一个研究实验,对光伏、风电、无储热太阳能热发电和带有储热的太阳能热发电进行对比。结果表明,太阳能热发电不仅是替代了高成本的机组发电,还降低了机组启停的次数和成本,减少有害气体的排放,提供高峰时段容量效益等,降低了整个系统的边际费用。它的整个价值还是比较高的,基本上高出光伏发电的20%左右。所以未来还是比较坚定地看好太阳能热发电在电力系统里面的价值和作用。

三、太阳能热发电的发展对于提高整体新能源的消纳能力是很有帮助

中国电力科学研究院新能源研究中心副总工程师朱凌志针对《太阳能热发电与电网调节》进行了发言。他指出,这几年来,弃风、弃光(光伏)一直是我国新能源发电关注的热点问题,为什么这么多的新能源都被扔掉了呢?而且电量还很可观。技术层面的原因可能有三大类:一个是新能源消纳空间,电网输电能力的问题。新能源超常规发展,发展程度太快了,跟不上,局部占比过大,超出了市场曾在能力;另外是系统的调节能力问题。灵活调节电源,抽蓄和燃气的比重比较低,火电的调节能力不足,“三北地区”的火电机组在供暖期只有20%的调节能力。而西班牙、丹麦等国家的火电机组都具备深度调峰能力,可调节出力达到80%;还有就是新能源的并网适应性问题。新能源、风电和光伏的并网和常规技术有很大的区别,它缺少惯性特性,频率支撑能力弱,高占比导致电网抗扰动能力下降,由于新能源的接入,系统的频率特性相比以前是恶化了很多。“弃风弃光”将是未来我国很长一段时间内面临的主要问题,尤其是在适宜太阳能热发电开发的西部地区。

太阳能热发电是新能源发电的新生力量。太阳能热发电可以通过储热,实现0到12小时的储存,光伏发电、风电本身不带存储功能。在输出波动性方面,太阳能热可以做到比较持续,比较稳定的输出,而光伏的波动性还是比较强的,风电更强。在太阳能热发电与系统的稳定控制方面,首先太阳能热发电作为一个同步机电源是很有优势的,增加系统惯量,制成频率稳定,可以提高电网抗扰动能力。此外,太阳能热发电还可以提高短路电流水平和耐受故障能力,增强送端电网电压稳定性,避免连锁故障。第三,太阳能热发电可以改善接入地区的电能质量,抑制次同步振荡。具备较长储热能力的太阳能热发电可以有效提高系统调峰能力,缓解新能源限电问题。当然,储热能力不足的太阳能热发电,自身也存在被限电的风险。

太阳能热发电具有优良的并网适应性,可改善新能源集中开发区域的系统稳定性。这方面来讲,太阳能热发电的发展,除了电价政策以外,可能还需要争取到一系列配套辅助服务政策的支持。比如,太阳能热发电可以为风电调峰或者光伏调峰,增加局部地区的系统稳定性,这样能否从光伏企业、风电企业得到一些额外的补偿,来提高太阳能热发电本身的效益和竞争力水平,这可能是需要我们研究和讨论的问题。

总结来说,太阳能热发电不仅可以作为调峰电源,促进太阳能、风能与电网良好的兼容、协调的发展,提高新能源供给的灵活性和弹性,也可以作为基础电力,在电力改革中起着举足轻重的作用。太阳能热发电的前景是非常明朗的,随着时间的进行,太阳能热发电的装机比例定会越来越高。

【责任编辑:meimei_sz】
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