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太阳能热发电:夜间电源的唯一可再生替代品

2020.07.24 来自:光热联盟

“白天,太阳能热发电的成本比太阳能电池板高出3倍,但晚上却比带电池的光伏发电系统便宜10倍。”近日,西班牙太阳能热发电协会秘书长Gonzalo Martín表示,“有必要区分能源成本和系统成本。如果他们问您咖啡还是啤酒便宜些,他们还必须考虑到早上第一件事,您并不关心啤酒的价格,因为您想喝的是咖啡。”

 
根据光热联盟统计数据,2019年全球太阳能热发电累计装机容量达到6.59GW,其中,西班牙已安装的太阳能热发电容量位居世界第一(约2.3GW)。


Gonzalo Martín指出:经过太阳能热发电项目的建设,西班牙把最大的专业知识集中在国家公司中。因此,西班牙国家能源与气候计划(PNIEC)计划在未来10年内再增加5GW太阳能热发电装机容量。国家能源与气候计划批准的只是一个目标,实际上的装机容量可能会更大或更小,因为这取决于可再生能源拍卖的设计方式。能否以便宜的融资成本来建设新的太阳能热发电项也取决于这些新的拍卖活动是否能够提供法律上的确定性。


他表示,“有必要区分能源成本和系统成本。就比如有人问咖啡还是啤酒便宜些,他们还必须考虑到早上第一件事您并不关心啤酒的价格,因为您要喝的是咖啡。”

以往的数据表明,白天的时候,太阳能热发电成本比太阳能电池板高3倍,但晚上比带电池储能的光伏系统便宜10倍

图中橙黄色为太阳能热发电(CSP)曲线

Gonzalo Martín使用此示例以不同的用电时间将太阳能热发电与其他发电形式进行了比较。“这是在夜间发生的事情,没有光伏发电,你必须继续使用天然气,联合循环,但是这些发电厂并不是为了每天启停而设计的,一年的运行小时数是要在5,000至6,000之间。”

与天然气相比,太阳能热发电在价格上有竞争力,但最重要的是在二氧化碳排放方面。“凭借其储能(热)系统,它是唯一夜间产生的太阳能电力的技术。”

以西班牙塞维利亚的太阳能热电站为例,这是世界上最先进和复杂的太阳能热发电站之一,容量为100兆瓦。“电站能够工作24小时。”

因此,“太阳能热电站未来的目标不是日间售电,因为人们总是将其与便宜得多、带并没有储能装置的光伏和风电相比,而是成为夜间备用的唯一可再生能源。”

他承认还有其他选择,例如生物质,“但它与联合循环存在相同的问题:不适用于必须频繁启动和停止的循环。”

延伸阅读:太阳能热发电的特点和优势

太阳能热发电是将太阳能转换为热能,通过热功转换过程发电的系统。根据收集太阳光装置的不同,太阳能热发电一般分为塔式太阳能热发电、抛物面槽式太阳能热发电、碟式-斯特林太阳能热发电、线性菲涅耳式太阳能热发电等。

(1)采用常规的汽轮机或燃气轮机进行热功转换驱动发电机发电。在去除煤电产能的背景下,能够拉动汽轮机、发电机、电站锅炉、电站辅机等产品需求,降低去煤化对火力发电装备制造业的冲击。

(2)带有储热装置,发电功率相对平稳可控。大量研究结果表明,直流送端不稳定的可再生能源占比高、网架薄弱、换相失败等故障会导致系统暂态过电压,引发可再生能源大规模连锁脱网,危害电网安全稳定运行。光热发电具有功率调节和电压支撑能力,根据我国已投产中广核德令哈,首航高科敦煌以及中控德令哈3个光热发电示范项目的验收结论,太阳能热发电机组调峰深度为85%、升降负荷速率可达每分钟3%和5%左右的额定功率,调峰深度和速度均明显优于常规火电。在大规模不稳定的风电和光伏发电并网的发展情况下,光热发电是真正清洁低碳、安全高效的电源形式,能够进一步提高可再生能源电力的占比,提高能源利用效率,同时满足电网安全需求,成为能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术。

(3)运行方式灵活。太阳能热发电系统可以与燃煤、燃油、天然气及生物质发电系统等进行联合循环运行,克服太阳能不连续、不稳定的缺点,实现全天候不间断发电,使得其可调节性好,更具有电力系统友好特性。太阳能热发电系统也可以与热化学过程结合,实现高温制氢。太阳能热发电可进行热电并供,可利用余热进行咸水淡化和清洁供暖;还可形成微型电网独立运行,适用于边远农牧区、山区和海岛等地供电,也可联网运行作为电网可控发电单元。

(4)产业链长,是新的经济增长点。太阳能热发电站产业链长,对拉动传统制造业、培育新的经济增长点以及创造就业具有重要作用。工程数据显示,一座带7小时储能、装机容量5万千瓦的塔式光热电站投资约15亿;其中,混凝土、钢材、玻璃以及硝酸盐等原材料用量分别约为3万立方米、1.7万吨、0.6万吨以及3.5万吨,包括聚光器、跟踪装置等光热发电专有设备用量上万套。这不仅能够消耗大宗原材料的过剩产能,还可以促进我国传统制造业向新兴高技术产业的转型与高质量发展。

(5)能提高光伏风电消纳,能源转型新途径。作为全生命周期二氧化碳排放极低的环境友好型技术,太阳能光热发电带有安全环保的熔盐储能系统,是解决当前可再生能源发电波动性对电网安全性影响问题的重要途径。电规总院以目前新疆电网为例进行过模拟计算,假定建设光热发电机组从100万千瓦至500万千瓦,可减少弃风弃光电量10.2%-37.6%,显著提高了电力系统接纳光伏发电和风电的能力。光伏发电要为电力系统提供可靠的电力,则必须配置至少6小时的储能电站(满足晚高峰电力需求);按照目前的市场情况和未来的发展趋势,光热发电的可靠性和经济性要优于光伏+电池储能。




相关线下活动:


第十届光热发电中国聚焦大会2020(时间待定,中国北京)

第五届光热发电中东北非大会2020(9月9-10日,阿联酋迪拜)


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