在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)引領(lǐng)下，我國可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用的時(shí)代即將到來。作為有效解決風(fēng)電、光伏發(fā)電波動(dòng)性和消納問題的成熟路徑，光熱發(fā)電的重要性逐漸凸顯。在構(gòu)建“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”的過程中，對電網(wǎng)具有先天友好性的光熱發(fā)電，或?qū)缪葜匾巧?
日前，記者走進(jìn)青海中控德令哈50兆瓦塔式熔鹽儲能光熱電站和中核龍騰內(nèi)蒙古烏拉特100兆瓦槽式光熱示范電站，探尋儲熱型光熱電站在支撐和調(diào)節(jié)電網(wǎng)平衡方面所創(chuàng)造的價(jià)值。
可以儲能的太陽能發(fā)電
驅(qū)車行駛在海拔3000多米的青海省海西州德令哈市，一望無際的戈壁荒灘，陽光刺眼。“德令哈”在蒙語中被稱為“金色世界”。這里年均日照時(shí)數(shù)達(dá)3500小時(shí)以上，年均太陽輻射量達(dá)7000兆焦/平方米，正是天賜的太陽能資源讓這里的遼闊荒野有了新的生機(jī)與活力。
在青海中控德令哈50兆瓦塔式熔鹽儲能光熱電站，由27135臺光熱定日鏡組成的巨大“銀色向日葵”絕美綻放，中間是一座高200米的吸熱塔，聚集著采光面積共計(jì)542700平方米的熱量。與光伏發(fā)電的不同之處在于，光熱發(fā)電不僅可以利用太陽能發(fā)電，還可以儲能。
浙江中控太陽能技術(shù)有限公司董事長金建祥告訴記者，電力系統(tǒng)的運(yùn)行，需要連續(xù)、穩(wěn)定的電源作為支撐。太陽能熱發(fā)電由于自帶大規(guī)模、低成本、安全環(huán)保的儲能系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自身的平穩(wěn)發(fā)電，可替代火電成為電力系統(tǒng)的基荷電源。以中控德令哈50兆瓦塔式熔鹽儲能太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目為例（配置7小時(shí)儲能），在2020年2月1日至2月13日期間，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組292.8小時(shí)不間斷穩(wěn)定運(yùn)行。光熱電站通過配置更大容量的儲能系統(tǒng)，還可進(jìn)一步提高不間斷運(yùn)行的時(shí)長。
“光熱采用的熔鹽儲能安全且資源豐富，同時(shí)，熱儲能的壽命很長，可以媲美抽水蓄能?！苯鸾ㄏ楸硎荆壳半姵貎δ艿耐暾浞烹姶螖?shù)在1000次左右，而熔鹽儲能是物理變化過程，壽命可以無限長。
自帶調(diào)峰的新能源
在內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市東北部的草原上，中核龍騰內(nèi)蒙古烏拉特100兆瓦槽式光熱示范電站異常醒目，一排排整齊的反射鏡矗立在驕陽下，吸收著太陽的熱量。這里是國家首批光熱示范項(xiàng)目中單體規(guī)模最大、儲熱時(shí)長最長的槽式光熱發(fā)電項(xiàng)目，由中國船舶集團(tuán)新能源有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試和運(yùn)維。
數(shù)據(jù)顯示，目前，烏拉特中旗項(xiàng)目年發(fā)電量達(dá)到約3.92億千瓦時(shí)，每年可節(jié)省標(biāo)煤12萬噸、減排二氧化碳30萬噸。
“蒙西電網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)性缺電的特點(diǎn)，每天下午6點(diǎn)到晚上10點(diǎn)會出現(xiàn)晚高峰結(jié)構(gòu)性缺電，這個(gè)項(xiàng)目的投運(yùn)為緩解地區(qū)結(jié)構(gòu)性缺電發(fā)揮了很大作用?！背Ｖ蔟堯v光熱科技股份有限公司總經(jīng)理俞科表示，由于太陽能熱發(fā)電與生俱來的“優(yōu)勢”，其對電網(wǎng)的“友好性”正逐漸得到認(rèn)可。
俞科分析表示，太陽能熱發(fā)電機(jī)組配置儲熱系統(tǒng)，發(fā)電功率穩(wěn)定可靠，可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，可替代燃煤電站作為基礎(chǔ)負(fù)荷，提高風(fēng)電、光伏等間歇性可再生能源消納比例，并可作為離網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)負(fù)荷電源；機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍等性能優(yōu)于燃煤機(jī)組，可深度參與電網(wǎng)調(diào)峰，保證電網(wǎng)及電源的高效利用；太陽能熱發(fā)電還可根據(jù)電網(wǎng)用電負(fù)荷的需要，參與電力系統(tǒng)的一次調(diào)頻和二次調(diào)頻，確保電網(wǎng)頻率穩(wěn)定，保證電網(wǎng)安全。
電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院高級顧問孫銳在接受記者采訪時(shí)表示，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，既可以在新型電力系統(tǒng)中承擔(dān)基荷、調(diào)峰、調(diào)頻的功能，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。
以新能源促進(jìn)新能源消納
“隨著新能源裝機(jī)的增大，其功率波動(dòng)將進(jìn)一步增大。2019年，國家電網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)新能源日最大功率波動(dòng)達(dá)1.07億千瓦，占其裝機(jī)的31%，根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)研究，預(yù)估2060年全國范圍內(nèi)新能源日內(nèi)最大功率波動(dòng)將超過16億千瓦，超過當(dāng)年火電、水電、核電等常規(guī)電源總裝機(jī)容量，僅靠常規(guī)電源調(diào)節(jié)難以應(yīng)對新能源日內(nèi)功率波動(dòng)，新能源消納面臨巨大挑戰(zhàn)。”國家電網(wǎng)有限公司西北分部規(guī)劃部副主任孫驍強(qiáng)告訴記者，未來我國新能源發(fā)展規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，而靈活調(diào)節(jié)電源占比低，電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重不足。
據(jù)孫驍強(qiáng)介紹，太陽能熱電站自帶儲能功能，可以做到像氣電一樣啟停調(diào)峰，連續(xù)發(fā)電的最小出力可以降至20%，優(yōu)于煤電的40%，每分鐘調(diào)節(jié)速率達(dá)到額定出力的3%~4%，約是常規(guī)煤電機(jī)組的2倍，汽輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間僅20~60分鐘，僅為常規(guī)煤電機(jī)組的1/3~1/4。作為自帶調(diào)峰的新能源，光熱電站的調(diào)節(jié)性能優(yōu)越，可以與光伏、風(fēng)電充分互補(bǔ)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)“以新能源調(diào)節(jié)新能源”，“以新能源促進(jìn)新能源消納”。
孫銳對此也表示，太陽能年法向直接輻射量高于每平方米1700千瓦時(shí)的地區(qū)都可以建設(shè)光熱電站，恰好這些地區(qū)大部分是戈壁、沙漠，具有廣袤的未利用土地資源。主要地區(qū)包括青海海西州、新疆哈密地區(qū)、甘肅酒泉地區(qū)、內(nèi)蒙古西部地區(qū)。這些地區(qū)也是我國風(fēng)電和光伏發(fā)電的集中區(qū)域，對電網(wǎng)側(cè)儲能電站容量的需求非常大。按照市場需求和資源條件，2030年儲熱型光熱電站裝機(jī)容量可以實(shí)現(xiàn)1億~2億千瓦，2050年可以實(shí)現(xiàn)5億~6億千瓦。
除此之外，太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，或可作為推動(dòng)傳統(tǒng)裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和培育戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要抓手?！扒嗪Ｖ锌氐铝罟?0兆瓦光熱電站的建設(shè)，直接帶動(dòng)了當(dāng)?shù)馗叨藱C(jī)械制造，例如高精度定日鏡支架、化工材料等多個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)了海西華匯、聯(lián)大化工等多家在行業(yè)內(nèi)具備競爭優(yōu)勢的當(dāng)?shù)仄髽I(yè)，德令哈市更是提出了‘打造中國光熱之都’的發(fā)展愿景?！苯鸾ㄏ榻榻B道。
不過，從我國目前的裝機(jī)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(biāo)下可再生能源加速發(fā)展而帶來的需求，進(jìn)入“十四五”發(fā)展階段，行業(yè)發(fā)展仍需政策紓困。
