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关注| “双碳”之路渐近 太阳能热发电大有可为

2021-05-12 09:54:49 《能源发展》周刊   作者: 吴昊  

应对高比例风电、光伏发电间歇性和波动性带来的巨大挑战,太阳能热发电在新型电力系统重要性逐渐凸显

从青海省海南州共和县出发,向西南约12公里,广袤而又荒芜的“塔拉滩”便会映入眼帘。“塔拉滩”地势开阔平坦,平均海拔2900米,在湛蓝的天空下,显得蔚为壮观。日前,位于“塔拉滩”的国家首批光热发电示范项目之一——青海共和50MW光热发电项目通过示范性验收,为我国太阳能热发电行业的探索,又增添了新的诗篇。

在“碳达峰”“碳中和”目标的引领下,我国可再生能源大规模开发利用的时代即将到来,构建以新能源为主体的新型电力系统已经成为我国能源转型的主战场。随之而来的是要应对高比例风电、光伏发电的间歇性和波动性带来的巨大挑战,太阳能热发电在新型电力系统中的重要性也逐渐凸显。然而,从我国目前的装机容量来看,太阳能热发电的发展明显不足,现有的市场无法满足“双碳”目标下可再生能源加速发展而带来的需求,进入“十四五”发展阶段,行业发展仍需政策纾困。

优势明显 双碳之路大有可为

在能源转型大背景下,光热发电的重要性正越来越凸显。中国电机工程学会太阳能热发电专委会副主任委员兼秘书长、电力规划设计总院高级顾问孙锐在接受本报记者独家专访时指出,储热型光热发电是集发电与储能为一体的太阳能发电方式,具有发电功率稳定可靠、调节灵活的特性,“它可以替代煤电机组在新型电力系统中承担基荷、调峰、调频,也可以像抽水蓄能那样作为电网侧的储能电站发挥作用。”

在孙锐看来,不同的储能方式有各自的优势和不足,应结合不同的应用场景进行合理的选择,才能扬长避短。他表示,储热型光热电站的设计寿命可长达30年,储热介质熔盐的使用寿命可与电站的寿命相同,而且对环境没有污染;同时,在连续多天没有日照的极端天气条件下,仍然可以利用天然气发电,只需要增设加热熔盐用的天然气锅炉,备用成本低。

对此,浙江中控太阳能技术有限公司董事长金建祥认为,太阳能热发电是用热来储存能量,与其他储能方式相比,拥有成本低、安全、环保的优势,同时还具有甚至比煤电更好的调峰功能。“光热采用的熔盐储能非常安全且资源丰富,同时,热储能的寿命非常长,可以跟抽水蓄能媲美。”他表示,目前电池储能的完整充放电次数在1000次左右,而熔盐储能是物理变化过程,寿命是无限长的。

业内人士认为,作为一种储能方式,光热具有安全、环保和经济优势,而作为一种可再生能源,其作为优质电源的特性也是一种巨大的优势。首航高科能源技术股份有限公司副董事长黄文博则强调,太阳能热发电是一种清洁的可再生能源发电方式,其全产业链全周期度电碳排放量仅是光伏和风电的1/4,是一种优质电源,因其良好的储热性能和类似于火电的电力品质,可参与电网调频和调峰,对构建新能源电力系统至关重要。

“太阳能热发电对电网具有先天的友好性。”太阳能光热产业技术创新战略联盟理事长、中国科学院电工所研究员王志峰指出,在未来的“碳中和”体系中,可再生能源占比将达到80%以上,电源侧的调峰就会变得重要,由于未来不太适合继续用火电来调峰,以及风电、光伏发电的不稳定性,用光热发电进行调节将会越来越重要。

举世瞩目 示范项目成绩斐然

记者了解到,2016年,随着《关于建设太阳能热发电示范项目的通知》发布,首批太阳能热发电示范项目正式启动,到目前为止,已投运的示范项目运行状况良好。在示范项目的带动下,形成了技术研发、装备材料制造、工程设计和工程建设等全套产业链,为光热发电的后续发展打下了良好的基础,达到了示范项目的初衷和目的。

虽然我国太阳能热发电产业起步较晚,但近年来,通过国家示范项目的推进和企业的自主创新与研发,部分技术已走在国际前列。“经过10多年的研究开发和试验、示范,我国在光热发电领域取得了令世界瞩目的成绩。”孙锐表示,一些高校、科研机构和企业成功开发了一些具有自主知识产权的技术和装备,使我国的光热发电技术和装备能够实现自主化;同时形成了完整的产业链,使光热发电具备了大规模应用的条件;此外,通过示范项目建设,尝试了各种聚光集热的技术路线,为以后选出更加适合我国地理环境和气象条件的技术路线创造了条件。

对此,王志峰也指出,在我国光热示范项目推进的过程中,首先,形成了产业链,从材料到服务、运维、生产,目前都实现了自主化,技术得到了很大的提高;其次,随着示范项目的建设,热发电的多种形式都得到了验证,对下一步采用哪种方式作为发展的主流提供了经验;再次,创新电站也得到了尝试和发展,调峰性能也已经凸显。他告诉记者,目前,我国已有的11个光热电站呈现出百花齐放的特点,为未来的进一步发展奠定了基础。

在国内产业发展水平不断提升的同时,光热发电在国际合作中也取得了瞩目的成绩。“随着国内光热发电产业的发展,一些具有优势的企业已经参与国际市场竞争,并取得了可喜成果。”孙锐指出,随着世界各国碳减排战略的实施,我国燃煤发电装备的出口将越来越困难,光热发电产业已成为我国实施“一带一路”倡议、机电装备制造业走向国际市场的优势产业,必将为扩大我国机电装备在国际市场上的份额发挥重要作用。

据黄文博介绍,近年来,跟随“一带一路”建设步伐,我国光热企业开始在南美、北非、中东、南欧等地站稳脚跟,持续扩大中国品牌影响力,逐渐从项目总包和投资商向项目主设备供应商、集成商发展。2018年,上海电气集团股份有限公司在市场充分竞争的情况下,以世界最高标准赢得了迪拜700兆瓦光热发电项目的总承包机会。此外,我国企业参加总包的摩洛哥250兆瓦槽式NOOR2、150兆瓦塔式NOOR3光热电站相继投运,在海外市场建立起良好信誉。此外,希腊、智利、非洲等地的市场开拓也进入新阶段。

瓶颈犹存 行业亟须政策纾困

虽然经过多年示范,太阳能热发电的发展得到较大提升,但目前,国内外光热发电装机量都相对较小。金建祥认为,一方面原因在于光热发电调试运营、安装都比风电、光伏复杂;另一方面,由于没有形成规模效应,投资金额和风险较大,导致光热发电很多优势未能体现出来。他表示,“光热发电需要通过持续的技术迭代,为未来做储备。”

金建祥指出,随着高比例可再生能源新型电力系统发展,煤电占比逐渐降低,风电、光伏发电的不稳定性也将随之大量出现。届时,如果没有足够的光热发电,电力系统就会出问题。他强调,决策者需要有战略家的眼光,在政策制定的角度,要看未来10年、20年的长期需求,为光热发电投入资源来培育;同时,要进一步推进电力体制的市场化改革,将电作为一种商品,以供求关系来决定其价格,“如果在不同时间段实行不同电价,作为天然能带来大容量低成本储能的电源,光热的问题会迎刃而解。”

对于电力体制改革,孙锐也表示,要从根本上解决政策上的障碍,必须依靠电力体制和机制改革。按照目前的电源上网电价形成机制,电源的上网电价是按照电源投资的基准收益率确定的,并没有体现电力品质的差异,也没有反映供求关系。因此,电源上网电价形成机制应尽快进行市场化改革。他还指出,按照国际上的经验,电源的上网电价是通过市场竞争确定的,但电力系统中各种电源种类的配比则需要系统研究确定。另外,电源上网电价要反映电力销售端的供求关系,即与销售端峰谷分时销售电价模式挂钩,不同时段采用不同的上网电价系数。“十四五”期间,在我国西电东送通道的送出端,建设储热型光热发电替代燃煤机组,可以显著地提高可再生能源电力外送的比重。

记者了解到,为解决新能源发电的并网问题,储能的作用已得到广泛认可。近日,国家发改委国家能源局下发《关于加快推动新型储能发展的指导意见(征求意见稿)》提出“坚持储能技术多元化”,对此,常州龙腾光热科技股份有限公司总经理俞科告诉记者,文件提到储能技术多元化的思想,但列举具体的储能技术时,没有提及储热型光热电站。他强调,“国家首批光热发电示范项目普遍配置有满负荷发电6小时~10小时的储能设施。作为增强电源侧调节能力的重要手段,依托GW级的热储能设施,光热电站可以调度运行让峰发电,也可以吸纳弃电储能,具有很好的安全性,是可以在中西部地区大规模推广协助风电光伏高比例上网的重要储能技术手段,国家应该给予重视和支持。”

“在未来电网里,如果缺少了光热发电,电力的流动将会非常困难。”王志峰强调,在未来电力系统中,太阳能热发电可以和“风光水”打包使用。他表示,随着煤电逐步退出,淘汰火电机组对于国家的投资而言,是一个很大的浪费,可以在原火电厂周边建设光热装置,利用旧电厂的汽轮机等设备发展光热,可以避免火电机组淘汰造成的浪费。




责任编辑: 李颖

标签: “双碳”之路 太阳能热发电

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