在實現雙碳的道路上,光伏的“孿生子”——光熱或扮演關鍵角色。
作(zuo)為中(zhong)國目(mu)前最大的槽式(shi)光熱電(dian)站,中(zhong)核龍騰內(nei)(nei)蒙古(gu)烏拉特100MW槽式(shi)光熱示范電(dian)站位于內(nei)(nei)蒙古(gu)自治區巴彥(yan)淖爾市東(dong)北(bei)部,年發電(dian)量達(da)到約3.92億千瓦(wa)時。
該項目申報單位(wei)和關鍵裝(zhuang)備與核(he)心技(ji)術提供商,是常州龍騰(teng)光熱科(ke)技(ji)股份有限公司(下稱常州龍騰(teng))。日(ri)前,該公司總經理俞科(ke)對界面新(xin)聞表示,由于蒙(meng)西電網具有結(jie)構性(xing)缺電的特點,每天下午6點到(dao)晚(wan)(wan)上10點左右(you)會出現晚(wan)(wan)高峰結(jie)構性(xing)缺電,該光熱項目的投運為緩解地(di)區結(jie)構性(xing)缺電發揮(hui)了很大作用。
受(shou)到氣象條(tiao)件制約,光伏、風力發電(dian)的功率具(ju)有間歇性、波動性和(he)(he)隨(sui)機(ji)性,對電(dian)力系統的安全(quan)性和(he)(he)供電(dian)可靠性造成挑戰。
今年3月,中國首次提出將構(gou)建以新能源為(wei)主體的(de)新型電力系(xi)統。這一(yi)方面要求以高(gao)比例可再生(sheng)能源確保電力電量供應,另一(yi)方面需(xu)要保障電力系(xi)統安(an)全(quan)(quan),包括頻率、電壓安(an)全(quan)(quan)、功角(jiao)穩定等(deng)。
這意味著(zhu)對儲能容量提出(chu)了更(geng)大的要求,同(tong)時還需(xu)要更(geng)多的具有交流同(tong)步發電(dian)機(ji)特性的靈活(huo)調節電(dian)源。
在此背景下,光熱的(de)固有優(you)勢得以突出。
區別(bie)于將(jiang)光能(neng)直接(jie)轉化為電能(neng)的光伏,光熱是利用反射(she)鏡將(jiang)太陽(yang)光匯聚(ju)到(dao)收集裝置(zhi)中(zhong),裝置(zhi)內的傳熱介質再(zai)進入到(dao)換熱系(xi)統中(zhong)與水進行換熱,提供蒸汽從而驅動發電機發電。按太陽(yang)能(neng)采集方式(shi)劃分,光熱發電形(xing)式(shi)有槽(cao)式(shi)、塔式(shi)、碟式(shi)、菲涅爾式(shi)四種。
光熱發(fa)(fa)電(dian)最大的優勢在于其(qi)天然的儲能特質(zhi),可先將白天的太陽(yang)能以熱能形勢儲存起來,并在晚(wan)間或(huo)其(qi)他用電(dian)高(gao)峰期再帶動汽(qi)輪發(fa)(fa)電(dian)。
“光熱發電(dian)(dian)機組配置儲熱系統,發電(dian)(dian)功率穩(wen)定可(ke)(ke)靠,可(ke)(ke)實現24小時連續穩(wen)定發電(dian)(dian),可(ke)(ke)替代燃煤(mei)電(dian)(dian)站作(zuo)為基礎負荷(he),提高風電(dian)(dian)、光伏等間(jian)歇性可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能源消納比例,并(bing)可(ke)(ke)作(zuo)為離網(wang)系統的(de)基礎負荷(he)電(dian)(dian)源。”俞科指出(chu),此外,光熱發電(dian)(dian)機組啟動時間(jian)、負荷(he)調節范圍等性能優于燃煤(mei)機組,可(ke)(ke)深度參(can)與電(dian)(dian)網(wang)調峰。
除了儲能(neng)(neng)的先天優(you)勢(shi),光熱也對(dui)電(dian)(dian)網較為“友好(hao)”,它具備風、光缺乏(fa)的同步發(fa)電(dian)(dian)裝置的轉(zhuan)動慣量、調(diao)頻、調(diao)壓功能(neng)(neng),這一功能(neng)(neng)對(dui)于系統(tong)頻率(lv)與電(dian)(dian)壓調(diao)節至關重要。
“電(dian)(dian)力(li)系統的(de)(de)運行,需要連續、穩定的(de)(de)電(dian)(dian)源作為支撐(cheng)。”浙江中(zhong)控(kong)太陽能技術有(you)限(xian)公司(下稱(cheng)浙江中(zhong)控(kong))董事長金建祥對界面新聞表(biao)示,光(guang)熱發電(dian)(dian)由于自(zi)(zi)帶大規模(mo)、低成(cheng)(cheng)本、安全環保的(de)(de)儲能系統,能夠實現自(zi)(zi)身的(de)(de)平(ping)穩發電(dian)(dian),可替代(dai)火電(dian)(dian)成(cheng)(cheng)為電(dian)(dian)力(li)系統的(de)(de)基荷電(dian)(dian)源。
金建(jian)祥認為,光(guang)熱具備了(le)煤電(dian)的所有優(you)點,同時(shi)也繼(ji)承了(le)新能源(yuan)的低碳優(you)勢。
“就每度電全(quan)生(sheng)命(ming)周期的碳排放而言,根據國(guo)外(wai)研究(jiu)機(ji)構測算,光熱不到10克(ke)、光伏50克(ke)、煤電800克(ke),天(tian)然氣(qi)400克(ke)。”他給出了(le)一組數(shu)據。
中(zhong)控太陽(yang)能成立于2010年,主做塔式太陽(yang)能熱發電(dian)技術研究與(yu)產(chan)業化推廣。
但光熱(re)項目的上述優勢,需要基于配備合適技(ji)術(shu)路線的儲能(neng)系(xi)統。
“光(guang)(guang)(guang)熱發(fa)電對光(guang)(guang)(guang)照質量(liang)的要(yao)求(qiu)要(yao)高于(yu)光(guang)(guang)(guang)伏。不加儲(chu)能的光(guang)(guang)(guang)熱,和光(guang)(guang)(guang)伏本質上沒有太大差(cha)別。”金建祥(xiang)表示。2016年起,中控太陽(yang)能對光(guang)(guang)(guang)熱項目進行了熔鹽儲(chu)能改造。
“2016年之前,光(guang)(guang)熱作為新(xin)生(sheng)事物,并(bing)沒有意識(shi)到儲能(neng)(neng)的重要性。當時電(dian)網比較(jiao)歡(huan)迎發(fa)電(dian)機發(fa)電(dian)的光(guang)(guang)熱,所以(yi)我們建(jian)設了(le)第一(yi)個10MW不帶儲能(neng)(neng)的光(guang)(guang)熱電(dian)站。”金建(jian)祥稱,2016年后,光(guang)(guang)伏(fu)成本(ben)在競爭中(zhong)快速下降,但當時光(guang)(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)并(bing)不穩定、上網較(jiao)難(nan),因此(ci)中(zhong)控太陽(yang)能(neng)(neng)決定研究(jiu)光(guang)(guang)熱儲能(neng)(neng)改造,最終選擇了(le)熔鹽儲能(neng)(neng)技術路(lu)線,這(zhe)條路(lu)線幾乎與(yu)國外同(tong)步進行研究(jiu)。
“改造前的蒸(zheng)汽儲(chu)(chu)能僅有(you)半小(xiao)時(shi)儲(chu)(chu)能時(shi)間,改造后的熔(rong)鹽儲(chu)(chu)能可在滿負荷情況下達到7小(xiao)時(shi)。通過增(zeng)大儲(chu)(chu)罐(guan)還可以(yi)實(shi)現更長時(shi)間的儲(chu)(chu)能。”金建(jian)祥補充道。
基于(yu)光(guang)熱(re)電站的(de)(de)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)儲(chu)能,采用(yong)(yong)雙罐(guan)系(xi)(xi)統,用(yong)(yong)電加熱(re)冷鹽(yan)(yan)(yan)罐(guan)中(zhong)的(de)(de)低溫(wen)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan),加熱(re)后的(de)(de)高溫(wen)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)進(jin)(jin)(jin)入到(dao)熱(re)鹽(yan)(yan)(yan)罐(guan)中(zhong)進(jin)(jin)(jin)行(xing)儲(chu)存(cun),后進(jin)(jin)(jin)入到(dao)換熱(re)系(xi)(xi)統中(zhong)與水進(jin)(jin)(jin)行(xing)換熱(re),釋(shi)放(fang)熱(re)量(liang),放(fang)熱(re)后的(de)(de)熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)進(jin)(jin)(jin)入到(dao)冷鹽(yan)(yan)(yan)罐(guan)中(zhong)進(jin)(jin)(jin)行(xing)儲(chu)存(cun)。該技術具備儲(chu)能容量(liang)大(da)、安全性高、使用(yong)(yong)壽命長、環境友(you)好、適用(yong)(yong)范圍廣等優勢。
金建(jian)祥認為,從(cong)長遠來看,要實現雙碳(tan)目標,光熱儲能(neng)是不可(ke)或缺的(de)新能(neng)源。“產業鏈規模(mo)一旦形(xing)成,價格將大幅降低。經詳細測算(suan),2025年度(du)電成本可(ke)以(yi)做到7-8毛錢,2028年可(ke)以(yi)達4毛錢”。
他指出,即使以(yi)目前價格,在4小時以(yi)上(shang)的儲(chu)能情況(kuang)下,“光(guang)伏+光(guang)熱儲(chu)能”與“光(guang)伏+其他儲(chu)能”相比,前者優勢已非常(chang)明(ming)顯。
那為何不(bu)能將熔鹽儲能等儲換熱系統,直(zhi)接應用于目前成本更(geng)低的光伏、風(feng)電呢(ni)?
金建祥對(dui)界面(mian)新聞解釋稱,一(yi)因為熔鹽儲能(neng)(neng)是新技術,在能(neng)(neng)源(yuan)領域并不(bu)常見,但(dan)全球(qiu)看,儲能(neng)(neng)量與電化(hua)學(xue)幾乎相當;二是熔鹽儲能(neng)(neng)規(gui)模較大,要解決目前電力系統中的(de)棄風棄光(guang),只要規(gui)模較小的(de)儲能(neng)(neng)就已夠了,熔鹽儲能(neng)(neng)顯得“太高配”。
“但長遠看(kan),未來10-20年(nian)光熱儲能是(shi)必需的。因此,這可稱(cheng)作是(shi)給未來儲備的技術(shu)。”
第(di)三,光伏、風電若直接配置熔鹽(yan)儲能,由電轉化為熱的(de)(de)設(she)備工藝較(jiao)(jiao)復雜、成(cheng)本較(jiao)(jiao)高(gao),這(zhe)一環節每(mei)千瓦時約(yue)增(zeng)加(jia)6分(fen)錢的(de)(de)成(cheng)本;熔鹽(yan)儲能在光熱應(ying)用場景(jing)下(xia),成(cheng)本則相對較(jiao)(jiao)低。
通過(guo)首批示范(fan)項目的(de)建設投(tou)產,中(zhong)國光熱發(fa)電相關技術與產業均得(de)到快速發(fa)展,但仍(reng)處于初期發(fa)展階段,發(fa)電裝機規模(mo)較小,也往(wang)往(wang)被政(zheng)策和(he)市場“忽視”,行業發(fa)展存在諸多瓶(ping)頸。
2016年9月(yue),國家(jia)發(fa)改委和能(neng)源局相繼發(fa)布太陽能(neng)熱(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)示(shi)范(fan)(fan)(fan)項目(mu)標桿上網電(dian)(dian)價(jia)(每千瓦時(shi)1.15元),以及包含了20座首批光熱(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)示(shi)范(fan)(fan)(fan)項目(mu)的(de)《關于建設(she)太陽能(neng)熱(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)示(shi)范(fan)(fan)(fan)項目(mu)的(de)通知》,中國光熱(re)(re)發(fa)電(dian)(dian)示(shi)范(fan)(fan)(fan)項目(mu)建設(she)的(de)大幕被(bei)開啟。
參與首批光熱示范(fan)項(xiang)目的企(qi)業,既包(bao)括了中(zhong)廣核、中(zhong)電建、三峽集團、中(zhong)節能等央企(qi),也包(bao)括中(zhong)控太陽能、首航(hang)高科(ke)(002665.SZ)、中(zhong)海(hai)陽能源集團股(gu)份有限公(gong)司(si)、蘭州大成科(ke)技股(gu)份有限公(gong)司(si)、常州龍騰(teng)光熱科(ke)技股(gu)份有限公(gong)司(si)等民企(qi)。
但據統計,2019年(nian)中國光熱發電新(xin)增裝(zhuang)機僅(jin)20萬(wan)千(qian)瓦,總建(jian)成裝(zhuang)機僅(jin)44.4萬(wan)千(qian)瓦。這與光伏差距(ju)巨大。2019年(nian),全國新(xin)增光伏發電裝(zhuang)機達3011萬(wan)千(qian)瓦。
電力規劃設計總院高(gao)級顧問孫(sun)銳孫(sun)銳認為,制約中國光(guang)熱發電可(ke)持續發展的主要因素,在(zai)于相關(guan)政策(ce)缺乏連續性。
自2016年推出首批(pi)示(shi)范項目后,國家一直(zhi)未(wei)明確(que)光熱發電下(xia)一步的(de)支持政策。
國家(jia)發改委價格司(si)在批(pi)(pi)復第一(yi)批(pi)(pi)示范項(xiang)(xiang)(xiang)目的上(shang)網電(dian)價文件中(zhong),僅明(ming)確了2018年(nian)底前并網發電(dian)項(xiang)(xiang)(xiang)目的上(shang)網電(dian)價,但一(yi)直(zhi)未(wei)明(ming)確以后并網發電(dian)項(xiang)(xiang)(xiang)目的上(shang)網電(dian)價,導(dao)致部分投資方放棄項(xiang)(xiang)(xiang)目建(jian)設。
2020年(nian)初,國(guo)家出臺《關(guan)于促(cu)進非水可再(zai)(zai)生能源發電健康(kang)發展的若干意見(jian)》,明確(que)新增光熱項目不(bu)再(zai)(zai)納入中(zhong)央財政補(bu)貼(tie)范圍。
孫銳(rui)認為,在國內(nei)光熱發電(dian)產業的初期階段,上網(wang)電(dian)價形成(cheng)機制尚未完成(cheng)市場化改革之前(qian),取消電(dian)價補貼,意味著(zhu)抑制了市場需求。
由于政(zheng)策(ce)缺(que)乏延續(xu)(xu)性,導(dao)致當(dang)前國內(nei)光熱發電缺(que)乏明(ming)確的市場發展空間(jian),成本也(ye)無(wu)法通過規模化應用持續(xu)(xu)降低。
“目前光熱唯一的缺點是(shi)規模太小(xiao)、成(cheng)(cheng)(cheng)本太高。這(zhe)和光伏、風電大規模裝機后(hou)形成(cheng)(cheng)(cheng)的低成(cheng)(cheng)(cheng)本相(xiang)比,暴露無遺。”金建祥認(ren)為(wei),只要五(wu)到十年(nian)內,國家適(shi)當(dang)給予支持,例如每(mei)年(nian)給予30億-40億的補貼,推動光熱產(chan)業(ye)鏈(lian)、規模做大,再通過(guo)產(chan)品(pin)迭代更(geng)新,技術逐步成(cheng)(cheng)(cheng)熟,光熱成(cheng)(cheng)(cheng)本會顯著下降。
為此,金建(jian)祥建(jian)議,在“十(shi)四五(wu)”規(gui)劃中(zhong),明確(que)光熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)的(de)戰略定位,規(gui)劃一(yi)(yi)定裝機(ji)容量(liang),并在一(yi)(yi)定期限(xian)內(nei)繼續給予光熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)一(yi)(yi)定的(de)補貼;在風(feng)、光裝機(ji)規(gui)模集(ji)中(zhong)、比(bi)例迅速提高的(de)地區,布(bu)局建(jian)設一(yi)(yi)批“光熱(re)(re)(re)+光伏/風(feng)電(dian)”多能(neng)互補示范(fan)項(xiang)目(mu),以光熱(re)(re)(re)發(fa)電(dian)作為調峰手段;光熱(re)(re)(re)儲(chu)能(neng)應(ying)參(can)照抽水蓄能(neng)兩部制電(dian)價政策,落(luo)實儲(chu)能(neng)型光熱(re)(re)(re)電(dian)站的(de)價格形成機(ji)制。
俞科也認為,政策導(dao)向上應發(fa)揮光(guang)熱發(fa)電(dian)(dian)的(de)調峰特性,引(yin)導(dao)“光(guang)熱+光(guang)伏/風電(dian)(dian)”的(de)可(ke)再生能源(yuan)基地(di)建(jian)設(she)模式(shi),深(shen)入推進源(yuan)網荷儲(chu)和(he)多(duo)能互(hu)補項目建(jian)設(she);完善(shan)跨區峰谷分時電(dian)(dian)價政策,并將(jiang)銷售電(dian)(dian)價模式(shi)向電(dian)(dian)源(yuan)側(ce)傳導(dao),體現(xian)光(guang)熱發(fa)電(dian)(dian)的(de)基礎負荷和(he)調峰價值,推動(dong)光(guang)熱產業可(ke)持續發(fa)展(zhan)。