應對高比例風電、光伏發(fā)電間歇性和波動性帶來的巨大挑戰(zhàn),太陽能熱發(fā)電在新型電力系統(tǒng)重要性逐漸凸顯
從青海省海南州共和縣出發(fā),向西南約12公里,廣袤而又荒蕪的“塔拉灘”便會映入眼簾。“塔拉灘”地勢開闊平坦,平均海拔2900米,在湛藍的天空下,顯得蔚為壯觀。日前,位于“塔拉灘”的國家首批光熱發(fā)電示范項目之一——青海共和50MW光熱發(fā)電項目通過示范性驗收,為我國太陽能熱發(fā)電行業(yè)的探索,又增添了新的詩篇。
在“碳達峰”“碳中和”目標的引領下,我國可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用的時代即將到來,構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已經成為我國能源轉型的主戰(zhàn)場。隨之而來的是要應對高比例風電、光伏發(fā)電的間歇性和波動性帶來的巨大挑戰(zhàn),太陽能熱發(fā)電在新型電力系統(tǒng)中的重要性也逐漸凸顯。然而,從我國目前的裝機容量來看,太陽能熱發(fā)電的發(fā)展明顯不足,現(xiàn)有的市場無法滿足“雙碳”目標下可再生能源加速發(fā)展而帶來的需求,進入“十四五”發(fā)展階段,行業(yè)發(fā)展仍需政策紓困。
優(yōu)勢明顯 雙碳之路大有可為
在能源轉型大背景下,光熱發(fā)電的重要性正越來越凸顯。中國電機工程學會太陽能熱發(fā)電專委會副主任委員兼秘書長、電力規(guī)劃設計總院高級顧問孫銳在接受本報記者獨家專訪時指出,儲熱型光熱發(fā)電是集發(fā)電與儲能為一體的太陽能發(fā)電方式,具有發(fā)電功率穩(wěn)定可靠、調節(jié)靈活的特性,“它可以替代煤電機組在新型電力系統(tǒng)中承擔基荷、調峰、調頻,也可以像抽水蓄能那樣作為電網側的儲能電站發(fā)揮作用。”
在孫銳看來,不同的儲能方式有各自的優(yōu)勢和不足,應結合不同的應用場景進行合理的選擇,才能揚長避短。他表示,儲熱型光熱電站的設計壽命可長達30年,儲熱介質熔鹽的使用壽命可與電站的壽命相同,而且對環(huán)境沒有污染;同時,在連續(xù)多天沒有日照的極端天氣條件下,仍然可以利用天然氣發(fā)電,只需要增設加熱熔鹽用的天然氣鍋爐,備用成本低。
對此,浙江中控太陽能技術有限公司董事長金建祥認為,太陽能熱發(fā)電是用熱來儲存能量,與其他儲能方式相比,擁有成本低、安全、環(huán)保的優(yōu)勢,同時還具有甚至比煤電更好的調峰功能。“光熱采用的熔鹽儲能非常安全且資源豐富,同時,熱儲能的壽命非常長,可以跟抽水蓄能媲美。”他表示,目前電池儲能的完整充放電次數(shù)在1000次左右,而熔鹽儲能是物理變化過程,壽命是無限長的。
業(yè)內人士認為,作為一種儲能方式,光熱具有安全、環(huán)保和經濟優(yōu)勢,而作為一種可再生能源,其作為優(yōu)質電源的特性也是一種巨大的優(yōu)勢。首航高科能源技術股份有限公司副董事長黃文博則強調,太陽能熱發(fā)電是一種清潔的可再生能源發(fā)電方式,其全產業(yè)鏈全周期度電碳排放量僅是光伏和風電的1/4,是一種優(yōu)質電源,因其良好的儲熱性能和類似于火電的電力品質,可參與電網調頻和調峰,對構建新能源電力系統(tǒng)至關重要。
“太陽能熱發(fā)電對電網具有先天的友好性。”太陽能光熱產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長、中國科學院電工所研究員王志峰指出,在未來的“碳中和”體系中,可再生能源占比將達到80%以上,電源側的調峰就會變得重要,由于未來不太適合繼續(xù)用火電來調峰,以及風電、光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性,用光熱發(fā)電進行調節(jié)將會越來越重要。
舉世矚目 示范項目成績斐然
記者了解到,2016年,隨著《關于建設太陽能熱發(fā)電示范項目的通知》發(fā)布,首批太陽能熱發(fā)電示范項目正式啟動,到目前為止,已投運的示范項目運行狀況良好。在示范項目的帶動下,形成了技術研發(fā)、裝備材料制造、工程設計和工程建設等全套產業(yè)鏈,為光熱發(fā)電的后續(xù)發(fā)展打下了良好的基礎,達到了示范項目的初衷和目的。
雖然我國太陽能熱發(fā)電產業(yè)起步較晚,但近年來,通過國家示范項目的推進和企業(yè)的自主創(chuàng)新與研發(fā),部分技術已走在國際前列。“經過10多年的研究開發(fā)和試驗、示范,我國在光熱發(fā)電領域取得了令世界矚目的成績。”孫銳表示,一些高校、科研機構和企業(yè)成功開發(fā)了一些具有自主知識產權的技術和裝備,使我國的光熱發(fā)電技術和裝備能夠實現(xiàn)自主化;同時形成了完整的產業(yè)鏈,使光熱發(fā)電具備了大規(guī)模應用的條件;此外,通過示范項目建設,嘗試了各種聚光集熱的技術路線,為以后選出更加適合我國地理環(huán)境和氣象條件的技術路線創(chuàng)造了條件。
對此,王志峰也指出,在我國光熱示范項目推進的過程中,首先,形成了產業(yè)鏈,從材料到服務、運維、生產,目前都實現(xiàn)了自主化,技術得到了很大的提高;其次,隨著示范項目的建設,熱發(fā)電的多種形式都得到了驗證,對下一步采用哪種方式作為發(fā)展的主流提供了經驗;再次,創(chuàng)新電站也得到了嘗試和發(fā)展,調峰性能也已經凸顯。他告訴記者,目前,我國已有的11個光熱電站呈現(xiàn)出百花齊放的特點,為未來的進一步發(fā)展奠定了基礎。
在國內產業(yè)發(fā)展水平不斷提升的同時,光熱發(fā)電在國際合作中也取得了矚目的成績。“隨著國內光熱發(fā)電產業(yè)的發(fā)展,一些具有優(yōu)勢的企業(yè)已經參與國際市場競爭,并取得了可喜成果。”孫銳指出,隨著世界各國碳減排戰(zhàn)略的實施,我國燃煤發(fā)電裝備的出口將越來越困難,光熱發(fā)電產業(yè)已成為我國實施“一帶一路”倡議、機電裝備制造業(yè)走向國際市場的優(yōu)勢產業(yè),必將為擴大我國機電裝備在國際市場上的份額發(fā)揮重要作用。
據黃文博介紹,近年來,跟隨“一帶一路”建設步伐,我國光熱企業(yè)開始在南美、北非、中東、南歐等地站穩(wěn)腳跟,持續(xù)擴大中國品牌影響力,逐漸從項目總包和投資商向項目主設備供應商、集成商發(fā)展。2018年,上海電氣集團股份有限公司在市場充分競爭的情況下,以世界最高標準贏得了迪拜700兆瓦光熱發(fā)電項目的總承包機會。此外,我國企業(yè)參加總包的摩洛哥250兆瓦槽式NOOR2、150兆瓦塔式NOOR3光熱電站相繼投運,在海外市場建立起良好信譽。此外,希臘、智利、非洲等地的市場開拓也進入新階段。
瓶頸猶存 行業(yè)亟須政策紓困
雖然經過多年示范,太陽能熱發(fā)電的發(fā)展得到較大提升,但目前,國內外光熱發(fā)電裝機量都相對較小。金建祥認為,一方面原因在于光熱發(fā)電調試運營、安裝都比風電、光伏復雜;另一方面,由于沒有形成規(guī)模效應,投資金額和風險較大,導致光熱發(fā)電很多優(yōu)勢未能體現(xiàn)出來。他表示,“光熱發(fā)電需要通過持續(xù)的技術迭代,為未來做儲備。”
金建祥指出,隨著高比例可再生能源新型電力系統(tǒng)發(fā)展,煤電占比逐漸降低,風電、光伏發(fā)電的不穩(wěn)定性也將隨之大量出現(xiàn)。屆時,如果沒有足夠的光熱發(fā)電,電力系統(tǒng)就會出問題。他強調,決策者需要有戰(zhàn)略家的眼光,在政策制定的角度,要看未來10年、20年的長期需求,為光熱發(fā)電投入資源來培育;同時,要進一步推進電力體制的市場化改革,將電作為一種商品,以供求關系來決定其價格,“如果在不同時間段實行不同電價,作為天然能帶來大容量低成本儲能的電源,光熱的問題會迎刃而解。”
對于電力體制改革,孫銳也表示,要從根本上解決政策上的障礙,必須依靠電力體制和機制改革。按照目前的電源上網電價形成機制,電源的上網電價是按照電源投資的基準收益率確定的,并沒有體現(xiàn)電力品質的差異,也沒有反映供求關系。因此,電源上網電價形成機制應盡快進行市場化改革。他還指出,按照國際上的經驗,電源的上網電價是通過市場競爭確定的,但電力系統(tǒng)中各種電源種類的配比則需要系統(tǒng)研究確定。另外,電源上網電價要反映電力銷售端的供求關系,即與銷售端峰谷分時銷售電價模式掛鉤,不同時段采用不同的上網電價系數(shù)。“十四五”期間,在我國西電東送通道的送出端,建設儲熱型光熱發(fā)電替代燃煤機組,可以顯著地提高可再生能源電力外送的比重。
記者了解到,為解決新能源發(fā)電的并網問題,儲能的作用已得到廣泛認可。近日,國家發(fā)改委、國家能源局下發(fā)《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見(征求意見稿)》提出“堅持儲能技術多元化”,對此,常州龍騰光熱科技股份有限公司總經理俞科告訴記者,文件提到儲能技術多元化的思想,但列舉具體的儲能技術時,沒有提及儲熱型光熱電站。他強調,“國家首批光熱發(fā)電示范項目普遍配置有滿負荷發(fā)電6小時~10小時的儲能設施。作為增強電源側調節(jié)能力的重要手段,依托GW級的熱儲能設施,光熱電站可以調度運行讓峰發(fā)電,也可以吸納棄電儲能,具有很好的安全性,是可以在中西部地區(qū)大規(guī)模推廣協(xié)助風電光伏高比例上網的重要儲能技術手段,國家應該給予重視和支持。”
“在未來電網里,如果缺少了光熱發(fā)電,電力的流動將會非常困難。”王志峰強調,在未來電力系統(tǒng)中,太陽能熱發(fā)電可以和“風光水”打包使用。他表示,隨著煤電逐步退出,淘汰火電機組對于國家的投資而言,是一個很大的浪費,可以在原火電廠周邊建設光熱裝置,利用舊電廠的汽輪機等設備發(fā)展光熱,可以避免火電機組淘汰造成的浪費。
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