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金建祥分析光熱熔鹽儲能在新能源大基地中,如何實現性能與經濟性兼顧
發布者:xylona | 0評論 | 4481查看 | 2023-07-07 16:26:59    

CSPPLAZA光熱發電網訊:6月(yue)12日,2023中國國際光熱(re)大會暨(ji)CSPPLAZA第十屆年(nian)會在(zai)浙江杭州盛大召開,浙江可勝技術股份有(you)限公司董事長(chang)兼(jian)(jian)首席科學家金建(jian)祥出席會議并帶來主題演講《光熱(re)熔鹽儲能在(zai)新能源大基地(di)中,如何實現性能與經濟性兼(jian)(jian)顧(gu)》。


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圖:金建祥


光熱熔鹽儲能的優勢與現狀


2020年9月22日,習(xi)近平主席向世界宣布中國的“雙碳”目標(biao),2021年3月15日,提出構建以新能源為(wei)主體的新型(xing)電(dian)(dian)力系統。碳達峰(feng)、碳中和目標(biao)下(xia)大(da)力發展可再生能源,不難(nan)預見,風電(dian)(dian)與太(tai)陽能發電(dian)(dian)將逐步(bu)成為(wei)主力電(dian)(dian)源。


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圖:2020-2060年我國電源(yuan)結構變化

(數據來源:全球能源互(hu)聯網發展合作組(zu)織)


2022年2月,國家發(fa)改委和國家能源(yuan)局(ju)發(fa)布(bu)《以沙漠(mo)、戈(ge)壁、荒漠(mo)地(di)(di)區為(wei)(wei)重(zhong)(zhong)點的(de)大(da)型風電光伏基地(di)(di)規(gui)劃布(bu)局(ju)方案》,提(ti)出:到2030年,規(gui)劃建(jian)設(she)(she)風光基地(di)(di)總裝機約4.55億千(qian)瓦,預示著風光大(da)基地(di)(di)建(jian)設(she)(she)將成(cheng)為(wei)(wei)我(wo)國新(xin)能源(yuan)產業發(fa)展的(de)重(zhong)(zhong)要組成(cheng)部(bu)分。


▋高比例新能源電力系統面臨的挑戰與對策


金建(jian)祥指出了高比例(li)新能源電(dian)力系統面臨的挑戰,如(ru)下(xia):


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針(zhen)對(dui)上述挑戰,金建祥表示,光熱熔鹽儲(chu)能電站(zhan)、抽水儲(chu)能、壓縮(suo)空(kong)氣儲(chu)能和電化學儲(chu)能,目前儲(chu)能領域可謂百花齊放,沒有哪(na)一種路徑可以獨占鰲頭(tou)。


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圖:四種主流(liu)儲能路(lu)線(xian)


從不(bu)同(tong)維度出發,每一種(zhong)儲能(neng)方(fang)式(shi)都有(you)各自的優勢(shi)。


▋光熱熔鹽儲能的優勢


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圖:光熱熔鹽儲能與其他儲能方式技術特點對比


通過對比(bi),金建(jian)祥提出了自己的(de)建(jian)議(yi):在(zai)(zai)項目(mu)開發過程中,應因(yin)地制宜,在(zai)(zai)技(ji)術(shu)經濟性對比(bi)的(de)基礎上優選合適的(de)儲能路(lu)線。在(zai)(zai)光資源(yuan)較(jiao)好(hao)的(de)地區(qu),優先(xian)(xian)(xian)考(kao)慮(lv)采用光熱型(xing)熔鹽儲能技(ji)術(shu);在(zai)(zai)鹽穴、廢(fei)礦(kuang)井(jing)資源(yuan)較(jiao)好(hao)的(de)地區(qu),優先(xian)(xian)(xian)考(kao)慮(lv)采用壓(ya)縮空(kong)氣(qi)儲能技(ji)術(shu);在(zai)(zai)水(shui)資源(yuan)豐富且(qie)存(cun)在(zai)(zai)較(jiao)大(da)落差(cha)的(de)地區(qu),優先(xian)(xian)(xian)考(kao)慮(lv)采用抽水(shui)蓄(xu)能技(ji)術(shu);在(zai)(zai)儲能時(shi)長較(jiao)短時(shi),優先(xian)(xian)(xian)考(kao)慮(lv)采用電化學儲能技(ji)術(shu)。


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圖:光熱熔鹽儲能技術優(you)勢(shi)


金(jin)建祥表(biao)示,目前來看,光熱發(fa)電(dian)(dian)技術是(shi)唯(wei)一成熟的(de)具有儲能/調峰功能的(de)新能源發(fa)電(dian)(dian)技術,可(ke)完美應對高比例新能源電(dian)(dian)力系統面臨的(de)挑戰(zhan)。


▋現階段發展問題


光熱發電雖優勢良多(duo),但現(xian)階段(duan)的發展(zhan)也存在一些問(wen)題,如下:


(一)現階段(duan)成本較(jiao)高,光熱配比不合(he)理。


與風電(dian)光伏相比,光熱(re)(re)成本較高(gao)。多能互補(bu)一體化項目中,光熱(re)(re)發電(dian)的投(tou)資被縮(suo)減,導致光熱(re)(re)發電(dian)機組(zu)的發電(dian)量(liang)和靈活調節功能大打折扣,光熱(re)(re)優勢難以(yi)發揮。


(二)第一(yi)批示(shi)范項(xiang)目進步較快(kuai)但有些項(xiang)目不甚(shen)理想。


近(jin)兩(liang)年,隨著消缺以及運維經驗的(de)提升,第一批示范電站(zhan)的(de)性(xing)能均有較大提升,但個(ge)別項目發電量達成率仍(reng)不高,影響行業(ye)口碑(bei)。另外,統一設(she)計、集中采(cai)購尚(shang)未(wei)啟動(dong),影響成本快速(su)下降(jiang)。


性能與經濟性分析


金建祥選取了金塔600MW光伏、100MW的(de)光熱(re)項目作為案例(li),展示了怎(zen)么平衡性能與(yu)經(jing)濟性的(de)矛盾。


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圖:金塔(ta)項目相關信(xin)息


▋電源配比分析


金(jin)塔(ta)項目運用浙(zhe)江(jiang)可勝技術股份(fen)有限公(gong)司自(zi)研的(de)綜合能源仿真平臺對多能互補電源容(rong)量配置進行優化(hua)分析(xi)。該(gai)光熱裝(zhuang)機容(rong)量為100MW,光伏裝(zhuang)機容(rong)量為300MW至1000MW,以站址所在地的(de)光資(zi)源、初(chu)步的(de)設備價格作等為邊界條件,考察(cha)光熱光伏裝(zhuang)機容(rong)量比對電站成本(ben)電價的(de)敏感性(xing)并(bing)進行分析(xi)。


該項目白天盡(jin)可能的采用光(guang)(guang)伏發(fa)(fa)電(dian)(dian),光(guang)(guang)熱(re)承擔調峰功能,為(wei)電(dian)(dian)網(wang)提(ti)供轉動慣量支撐(cheng),以最低的負(fu)荷運行,早晚高(gao)峰由(you)光(guang)(guang)熱(re)支撐(cheng),滿負(fu)荷發(fa)(fa)電(dian)(dian)。當(dang)光(guang)(guang)熱(re)光(guang)(guang)伏裝機容量比為(wei)1:6時,成本電(dian)(dian)價接(jie)近接(jie)近甘肅省煤(mei)電(dian)(dian)價格0.3078元/kWh平價上網(wang)。


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圖:光(guang)(guang)熱光(guang)(guang)伏裝機容量比(bi)


▋儲能時長與反射面積分析


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圖:金塔(ta)項目相(xiang)關參數


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從上(shang)(shang)圖可以看出,儲能時(shi)(shi)長(chang)對(dui)電價(jia)比較(jiao)敏感。隨(sui)著光熱(re)儲熱(re)時(shi)(shi)間越長(chang),電站對(dui)電網調度的(de)(de)適(shi)應性越好(hao),但成本(ben)電價(jia)是(shi)呈現(xian)緩(huan)慢逐(zhu)漸上(shang)(shang)升趨勢(shi),且上(shang)(shang)升速度逐(zhu)漸加快;隨(sui)著反(fan)射面(mian)積的(de)(de)增(zeng)大,成本(ben)電價(jia)提升,度電成本(ben)最低值對(dui)應的(de)(de)儲能時(shi)(shi)長(chang)增(zeng)大。


那么,光熱熔鹽儲能如何平衡性能與經濟性?


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金(jin)建祥指(zhi)出,光熱需(xu)要一(yi)定的(de)裝機(ji)規模,而經(jing)濟(ji)性(xing)會對裝機(ji)規模產(chan)生一(yi)定制約,同時研(yan)發性(xing)能又會反作用于經(jing)濟(ji)性(xing),因此,只能采取(qu)中(zhong)庸之道,折(zhe)中(zhong)平衡兩者之間(jian)的(de)關系,如(ru)下(xia):


(1)經(jing)濟(ji)性允許的(de)(de)(de)前提下,爭(zheng)取(qu)最佳性能。片面地追求經(jing)濟(ji)性而(er)忽略光熱(re)的(de)(de)(de)性能優勢,會導致(zhi)配置光熱(re)的(de)(de)(de)意義蕩然無存,是(shi)得(de)不償失的(de)(de)(de)。在經(jing)濟(ji)性允許的(de)(de)(de)前提下,盡可能發揮光熱(re)的(de)(de)(de)作用才是(shi)長遠(yuan)可持續的(de)(de)(de)。


(2)弱(ruo)化成本劣勢,進(jin)一步提(ti)升(sheng)(sheng)性(xing)能(neng)(neng)。現階段光熱的成本劣勢較大,盡快降低(di)成本、提(ti)升(sheng)(sheng)性(xing)能(neng)(neng)、建立合理的光熱上網電價傳導機制,才能(neng)(neng)促進(jin)其經濟(ji)性(xing)的提(ti)升(sheng)(sheng),從而實(shi)現性(xing)能(neng)(neng)與(yu)經濟(ji)性(xing)的兼顧。


建議與展望


▋規模化發展,快速降低成本


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按100MW、8h儲熱時(shi)長、80萬(wan)方(fang)鏡場配置,在理想情(qing)(qing)況下(xia),到2030年(nian),由(you)于規模化發(fa)展(zhan)帶來的(de)造(zao)價整體降低可達13.19~16.68%,發(fa)電(dian)量不變的(de)情(qing)(qing)況下(xia),度(du)電(dian)成(cheng)本將降低至0.71~0.74元/kWh;隨著(zhu)技術(shu)的(de)革新,設備初投資(zi)將會(hui)降低,系統(tong)效率(lv)和(he)發(fa)電(dian)量將會(hui)進(jin)一步(bu)提升,度(du)電(dian)成(cheng)本可進(jin)一步(bu)降低15-20%,低至0.56~0.63元/kWh左右(you)。


▋總結提升,打好成熟推廣基礎


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第(di)一批示范(fan)(fan)項目(mu)(mu)并(bing)(bing)網至今,運(yun)行情況和發電量達成(cheng)率(lv)并(bing)(bing)不理想,從(cong)研發設計(ji)、裝備制造、施工(gong)建設再(zai)到運(yun)營(ying)維護(hu),有很多經驗(yan)教訓待總結。技(ji)術工(gong)藝的進步和管(guan)理的優化可避(bi)免后續項目(mu)(mu)重(zhong)蹈(dao)覆轍,從(cong)而縮短項目(mu)(mu)成(cheng)熟期(qi)。在技(ji)術工(gong)程(cheng)層面盡快結束(shu)示范(fan)(fan),大(da)大(da)加快推廣節(jie)奏。


▋注重政策性工作,爭取良好政策


通過(guo)風(feng)電和(he)光(guang)伏發電的利潤(run)空間(jian)來彌補(bu)光(guang)熱(re)發電的虧(kui)損只是權(quan)宜(yi)之(zhi)計,光(guang)熱(re)電站高效廉價(jia)的儲熱(re)技術以及(ji)穩(wen)定可調的電力輸出等價(jia)值未能(neng)得(de)到完(wan)全體現。


光熱(re)價(jia)格(ge)適用分時(shi)電價(jia)和輔助服務(wu)等,更有利(li)的宏(hong)觀政(zheng)策對于弱化(hua)光熱(re)成(cheng)本劣勢、提升經濟性影響重大。


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圖:未來展望


可勝業績介紹


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圖:光熱熔鹽(yan)儲能發展路徑


金建祥介紹,目(mu)(mu)(mu)(mu)前(qian)可勝已投運德令(ling)(ling)哈(ha)10MW項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)(mu)(mu)、德令(ling)(ling)哈(ha)50MW項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)(mu)(mu)、共和50MW項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)(mu)(mu);正(zheng)在(zai)執(zhi)行(xing)項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)(mu)(mu)有4個(ge),分(fen)別(bie)為金塔(ta)中(zhong)光100MW項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)(mu)(mu)、三峽格(ge)爾木(mu)100MW項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)(mu)(mu)、中(zhong)廣核大安100MW項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)(mu)(mu)、浙火吐魯(lu)番100MW項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)(mu)(mu);已中(zhong)標中(zhong)廣核德令(ling)(ling)哈(ha)200MW項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)(mu)(mu),吉電股(gu)份白城100MW項(xiang)(xiang)目(mu)(mu)(mu)(mu)。


下為德令哈50MW光熱電站項目細節:


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圖:02-01至02-13連續運行情況(kuang)


2020年2月(yue)(yue)1日至2月(yue)(yue)13日,創下機組連(lian)續(xu)不間斷運(yun)行292.8小時(shi)、連(lian)續(xu)發(fa)電量(liang)8.39GWh及發(fa)電量(liang)達成率105.2%三項最高(gao)記錄。


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2021年(nian)9月10日,電(dian)站單日發電(dian)量再次突破記錄,達112.86萬kWh,相當于單日22.6小時滿(man)負荷運行。


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2020年10月9日-11月8日,電(dian)站(zhan)創下月度(du)發電(dian)量1840萬kWh的最高記錄,超(chao)過(guo)(guo)月度(du)平均設(she)計發電(dian)量623萬kWh。期間24天發電(dian)量達成率超(chao)過(guo)(guo)90%,其(qi)中9天超(chao)過(guo)(guo)100%。


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2022年實際(ji)發電量1.464億度,達到設(she)(she)計發電量的100.3%,成為(wei)全國(guo)首個達到設(she)(she)計值的光熱電站。

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