在碳達峰、碳中和目標引領下，我國可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用的時代即將到來。作為有效解決風電、光伏發(fā)電波動性和消納問題的成熟路徑，光熱發(fā)電的重要性逐漸凸顯。在構建“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”的過程中，對電網具有先天友好性的光熱發(fā)電，或將扮演重要角色。
日前，記者走進青海中控德令哈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節(jié)電網平衡方面所創(chuàng)造的價值。
可以儲能的太陽能發(fā)電
驅車行駛在海拔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?！暗铝罟痹诿烧Z中被稱為“金色世界”。這里年均日照時數(shù)達3500小時以上，年均太陽輻射量達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有限公司董事長金建祥告訴記者，電力系統(tǒng)的運行，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)，能夠實現(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)電項目為例（配置7小時儲能），在2020年2月1日至2月13日期間，實現(xiàn)了機組292.8小時不間斷穩(wěn)定運行。光熱電站通過配置更大容量的儲能系統(tǒng)，還可進一步提高不間斷運行的時長。
“光熱采用的熔鹽儲能安全且資源豐富，同時，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。
自帶調峰的新能源
在內蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市東北部的草原上，中核龍騰內蒙古烏拉特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目中單體規(guī)模最大、儲熱時長最長的槽式光熱發(fā)電項目，由中國船舶集團新能源有限責任公司設計、建設、調試和運維。
數(shù)據顯示，目前，烏拉特中旗項目年發(fā)電量達到約3.92億千瓦時，每年可節(jié)省標煤12萬噸、減排二氧化碳30萬噸。
“蒙西電網具有結構性缺電的特點，每天下午6點到晚上10點會出現(xiàn)晚高峰結構性缺電，這個項目的投運為緩解地區(qū)結構性缺電發(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”，其對電網的“友好性”正逐漸得到認可。
俞科分析表示，太陽能熱發(fā)電機組配置儲熱系統(tǒng)，發(fā)電功率穩(wěn)定可靠，可實現(xiàn)24小時連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，可替代燃煤電站作為基礎負荷，提高風電、光伏等間歇性可再生能源消納比例，并可作為離網系統(tǒng)的基礎負荷電源；機組啟動時間、負荷調節(jié)范圍等性能優(yōu)于燃煤機組，可深度參與電網調峰，保證電網及電源的高效利用；太陽能熱發(fā)電還可根據電網用電負荷的需要，參與電力系統(tǒng)的一次調頻和二次調頻，確保電網頻率穩(wěn)定，保證電網安全。
電力規(guī)劃設計總院高級顧問孫銳在接受記者采訪時表示，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、調節(jié)靈活的特性，既可以在新型電力系統(tǒng)中承擔基荷、調峰、調頻的功能，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。
以新能源促進新能源消納
“隨著新能源裝機的增大，其功率波動將進一步增大。2019年，國家電網公司經營區(qū)新能源日最大功率波動達1.07億千瓦，占其裝機的31%，根據相關機構研究，預估2060年全國范圍內新能源日內最大功率波動將超過16億千瓦，超過當年火電、水電、核電等常規(guī)電源總裝機容量，僅靠常規(guī)電源調節(jié)難以應對新能源日內功率波動，新能源消納面臨巨大挑戰(zhàn)?！眹译娋W有限公司西北分部規(guī)劃部副主任孫驍強告訴記者，未來我國新能源發(fā)展規(guī)模持續(xù)擴大，而靈活調節(jié)電源占比低，電力系統(tǒng)調峰調節(jié)能力嚴重不足。
據孫驍強介紹，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%，每分鐘調節(jié)速率達到額定出力的3%~4%，約是常規(guī)煤電機組的2倍，汽輪機的啟動時間僅20~60分鐘，僅為常規(guī)煤電機組的1/3~1/4。作為自帶調峰的新能源，光熱電站的調節(jié)性能優(yōu)越，可以與光伏、風電充分互補運行，實現(xiàn)“以新能源調節(jié)新能源”，“以新能源促進新能源消納”。
孫銳對此也表示，太陽能年法向直接輻射量高于每平方米1700千瓦時的地區(qū)都可以建設光熱電站，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)、內蒙古西部地區(qū)。這些地區(qū)也是我國風電和光伏發(fā)電的集中區(qū)域，對電網側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容量可以實現(xiàn)1億~2億千瓦，2050年可以實現(xiàn)5億~6億千瓦。
除此之外，太陽能熱發(fā)電產業(yè)做大做強，或可作為推動傳統(tǒng)裝備制造業(yè)轉型升級和培育戰(zhàn)略新興產業(yè)的重要抓手?！扒嗪Ｖ锌氐铝罟?0兆瓦光熱電站的建設，直接帶動了當?shù)馗叨藱C械制造，例如高精度定日鏡支架、化工材料等多個產業(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)內具備競爭優(yōu)勢的當?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。
