應(yīng)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(lǐng)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(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已經(jīng)成為我國能源轉(zhuǎn)型的主戰(zhàn)場。隨之而來的是要應(yīng)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(zhuǎn)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(xué)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(shè)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(diào)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(diào)峰、調(diào)頻，也可以像抽水蓄能那樣作為電網(wǎng)側(cè)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(yīng)結(jié)合不同的應(yīng)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(shè)計壽命可長達30年，儲熱介質(zhì)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(shè)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(shù)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(diào)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(nèi)人士認為，作為一種儲能方式，光熱具有安全、環(huán)保和經(jīng)濟優(yōu)勢，而作為一種可再生能源，其作為優(yōu)質(zhì)電源的特性也是一種巨大的優(yōu)勢。首航高科能源技術(shù)股份有限公司副董事長黃文博則強調(diào)，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(chǎn)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(zhì)電源，因其良好的儲熱性能和類似于火電的電力品質(zhì)，可參與電網(wǎng)調(diào)頻和調(diào)峰，對構(gòu)建新能源電力系統(tǒng)至關(guān)重要。
“太陽能熱發(fā)電對電網(wǎng)具有先天的友好性。”太陽能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長、中國科學(xué)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(cè)的調(diào)峰就會變得重要，由于未來不太適合繼續(xù)用火電來調(diào)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(diào)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(guān)于建設(shè)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(shù)研發(fā)、裝備材料制造、工程設(shè)計和工程建設(shè)等全套產(chǎn)業(yè)鏈，為光熱發(fā)電的后續(xù)發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)，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(chǎn)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(shù)已走在國際前列。“經(jīng)過10多年的研究開發(fā)和試驗、示范，我國在光熱發(fā)電領(lǐng)域取得了令世界矚目的成績。”孫銳表示，一些高校、科研機構(gòu)和企業(yè)成功開發(fā)了一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和裝備，使我國的光熱發(fā)電技術(shù)和裝備能夠?qū)崿F(xiàn)自主化；同時形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，使光熱發(fā)電具備了大規(guī)模應(yīng)用的條件；此外，通過示范項目建設(shè)，嘗試了各種聚光集熱的技術(shù)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(shù)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(chǎn)業(yè)鏈，從材料到服務(wù)、運維、生產(chǎn)，目前都實現(xiàn)了自主化，技術(shù)得到了很大的提高；其次，隨著示范項目的建設(shè)，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(jīng)驗；再次，創(chuàng)新電站也得到了嘗試和發(fā)展，調(diào)峰性能也已經(jīng)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(chǔ)。
在國內(nèi)產(chǎn)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(nèi)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一些具有優(yōu)勢的企業(yè)已經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(jù)黃文博介紹，近年來，跟隨“一帶一路”建設(shè)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(shè)備供應(yīng)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(jīng)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(nèi)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(diào)試運營、安裝都比風電、光伏復(fù)雜；另一方面，由于沒有形成規(guī)模效應(yīng)，投資金額和風險較大，導(dǎo)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(shù)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(diào)，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(guān)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(wǎng)電價形成機制，電源的上網(wǎng)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(zhì)的差異，也沒有反映供求關(guān)系。因此，電源上網(wǎng)電價形成機制應(yīng)盡快進行市場化改革。他還指出，按照國際上的經(jīng)驗，電源的上網(wǎng)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(wǎng)電價要反映電力銷售端的供求關(guān)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(wǎng)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(shè)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(wǎng)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(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》提出“堅持儲能技術(shù)多元化”，對此，常州龍騰光熱科技股份有限公司總經(jīng)理俞科告訴記者，文件提到儲能技術(shù)多元化的思想，但列舉具體的儲能技術(shù)時，沒有提及儲熱型光熱電站。他強調(diào)，“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(shè)施。作為增強電源側(cè)調(diào)節(jié)能力的重要手段，依托GW級的熱儲能設(shè)施，光熱電站可以調(diào)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(wǎng)的重要儲能技術(shù)手段，國家應(yīng)該給予重視和支持。”
“在未來電網(wǎng)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(diào)，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(shè)光熱裝置，利用舊電廠的汽輪機等設(shè)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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