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回(hui)顧(gu)我(wo)國(guo)的光熱發(fa)(fa)電歷程，從(cong)2006年(nian)(nian)到(dao)2023年(nian)(nian)，從(cong)科(ke)學探索和試點階(jie)段(duan)到(dao)規模化示(shi)范階(jie)段(duan)再(zai)到(dao)推動規模化發(fa)(fa)展階(jie)段(duan)。隨著時間的不斷推移，2024年(nian)(nian)，光熱打捆項目的開發(fa)(fa)模式將向什么方(fang)向發(fa)(fa)展？

4月25日，2024第十(shi)一(yi)屆中國國際光熱(re)大(da)會暨(ji)CSPPLAZA年會在(zai)內蒙古(gu)呼和浩特盛(sheng)大(da)召開，水電(dian)水利規劃設計總院(yuan)（以(yi)下簡(jian)稱水規總院(yuan)）新能源(yuan)研究院(yuan)陸上能源(yuan)部(bu)主任王昊軼出(chu)席會議并(bing)作主題(ti)報(bao)告《光熱(re)發電(dian)與風電(dian)光伏聯(lian)營提升保供支(zhi)撐調節(jie)能力》。

圖：王昊軼

面對(dui)上述問題，王昊(hao)軼給出了水規總院的(de)觀點：光(guang)熱(re)打捆項目(mu)的(de)開發模式將(jiang)隨著(zhu)風光(guang)成本的(de)進一(yi)步下降(jiang)和電力(li)市場(chang)機(ji)制的(de)完善，逐步由經(jing)濟互補聯(lian)營(ying)進入物理實(shi)質性聯(lian)營(ying)，提升光(guang)熱(re)發電對(dui)電力(li)系(xi)統(tong)的(de)支撐調節能力(li)。

他解(jie)釋道：“這里提到了兩個聯(lian)營，經濟互補(bu)聯(lian)營是(shi)指目(mu)前(qian)普(pu)遍開展(zhan)的(de)(de)打捆項目(mu)的(de)(de)模式，物(wu)理實質性聯(lian)營則更強調的(de)(de)是(shi)光熱與風(feng)(feng)電光伏的(de)(de)單點接入(ru)，一體化調度和協(xie)同運(yun)行。通過虛擬電廠的(de)(de)模式來提升整個光熱對(dui)打捆項目(mu)對(dui)風(feng)(feng)電、光伏的(de)(de)調節(jie)能(neng)力，真正(zheng)的(de)(de)實現以新能(neng)源(yuan)調節(jie)支(zhi)撐新能(neng)源(yuan)。”

基于上(shang)述觀點，王昊軼(yi)從光熱的特點、定位與(yu)面臨(lin)的形勢，光熱與(yu)風光聯營總(zong)體思路(lu)，多(duo)能(neng)互補(bu)提升保供能(neng)力方(fang)案三方(fang)面展開(kai)了論述。

光熱的特點、定位與面臨的形勢

眾所周知(zhi)，光熱具備頂峰(feng)、調(diao)頻調(diao)壓(ya)、長時儲(chu)能、轉(zhuan)動(dong)慣量、黑啟動(dong)等(deng)技術(shu)特性(xing)，是綠色低(di)碳電(dian)(dian)網友好型(xing)電(dian)(dian)源。

基于仿真(zhen)工(gong)(gong)具，水(shui)規總院(yuan)結合實際電(dian)網模(mo)型(xing)開展了相應的(de)研究工(gong)(gong)作。

王昊軼介(jie)紹，在電(dian)網(wang)支撐(cheng)能(neng)力方面，水規(gui)總院結合西部某省區(qu)實際的(de)電(dian)網(wang)模(mo)型(xing)，在BPA項目搭建了相應(ying)的(de)仿真(zhen)系(xi)統，分別研(yan)究了當(dang)大(da)電(dian)網(wang)出現嚴重故障時電(dian)壓(ya)(ya)配(pei)(pei)置光(guang)(guang)熱(re)(re)系(xi)統和(he)不配(pei)(pei)置光(guang)(guang)熱(re)(re)系(xi)統的(de)響(xiang)應(ying)能(neng)力。由此得出的(de)結論是：配(pei)(pei)置光(guang)(guang)熱(re)(re)的(de)系(xi)統，其(qi)整個光(guang)(guang)熱(re)(re)集群(qun)起(qi)到了相應(ying)的(de)調(diao)頻(pin)調(diao)壓(ya)(ya)作用。

同時(shi)，水(shui)規總(zong)院采(cai)用(yong)生產模擬軟(ruan)件，重構(gou)了某省區8760小時(shi)的電力負荷供(gong)需(xu)平(ping)衡圖，可以看(kan)到(dao)，在一些關鍵時(shi)段，當供(gong)需(xu)出現不(bu)平(ping)衡問題時(shi)，光熱起到(dao)了頂峰調節作用(yong)。

另一方面，水規總院(yuan)還將光熱(re)發(fa)電與火電的出(chu)力特性進行(xing)了比(bi)較。

比較發現，光熱(re)發電與火電機組在調頻調峰、轉動(dong)(dong)慣(guan)量(liang)及黑啟(qi)(qi)動(dong)(dong)上(shang)擁有(you)(you)共同(tong)特(te)性(xing)。同(tong)時(shi)(shi)，光熱(re)系(xi)統也有(you)(you)一(yi)些優于(yu)火電機組的(de)特(te)性(xing)：出力方面，光熱(re)機組調峰深度最大可達(da)80%；爬坡速度快，升降負(fu)荷(he)速率可達(da)每分鐘3%～6%額定功(gong)率，冷態啟(qi)(qi)動(dong)(dong)時(shi)(shi)間(jian)1小時(shi)(shi)左右(you)、熱(re)態啟(qi)(qi)動(dong)(dong)時(shi)(shi)間(jian)約(yue)25分鐘，調節性(xing)能優于(yu)煤(mei)電；減排(pai)方面，2022年全國單位火電發電量(liang)二氧化碳排(pai)放約(yue)824克/千瓦時(shi)(shi)，與之相比，光熱(re)發電有(you)(you)效降低了碳排(pai)放。

王昊軼指出(chu)，光(guang)(guang)熱(re)系統也存在很多不足。首先，由于光(guang)(guang)熱(re)發(fa)電本質上還屬于太(tai)陽(yang)能發(fa)電，因此受(shou)連續陰(yin)雨天影響較大(da)，但是(shi)其較風(feng)電和光(guang)(guang)伏要具(ju)備(bei)可(ke)調可(ke)控能力。除此之(zhi)外，雖然經過首批示(shi)范項(xiang)目的帶動，光(guang)(guang)熱(re)發(fa)電技(ji)術水平顯(xian)著提(ti)升，但其仍(reng)不具(ju)備(bei)獨立、平價(jia)上網(wang)能力。

王昊(hao)軼認(ren)為，光熱發電目前面臨的形(xing)勢主要有兩方面。

一是(shi)碳達(da)(da)峰(feng)碳中和(he)目標(biao)對光(guang)熱發(fa)電(dian)提出較大發(fa)展(zhan)需求。根據(ju)未來我國(guo)能源電(dian)力(li)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)，預計到2030年(nian)(nian)碳達(da)(da)峰(feng)，按照2030年(nian)(nian)碳達(da)(da)峰(feng)后全(quan)國(guo)不再新(xin)增煤電(dian)裝機考(kao)慮，碳達(da)(da)峰(feng)后全(quan)國(guo)新(xin)增支撐電(dian)源需求，需要由抽水(shui)蓄能、新(xin)型(xing)儲(chu)能、光(guang)熱發(fa)電(dian)、綠氫發(fa)電(dian)等共同滿(man)足。從光(guang)熱資(zi)源豐富的(de)內蒙古、青海、甘肅、新(xin)疆、西(xi)藏五省(sheng)區看，考(kao)慮光(guang)熱逐步成為西(xi)北補充(chong)支撐調節電(dian)源，光(guang)熱發(fa)電(dian)發(fa)展(zhan)空間巨大。

二(er)是(shi)光(guang)熱(re)發電(dian)(dian)在(zai)(zai)各類零碳(tan)低(di)碳(tan)保(bao)(bao)供電(dian)(dian)源中(zhong)具有較強競爭(zheng)優(you)勢。為(wei)應對碳(tan)達峰后的電(dian)(dian)力安全保(bao)(bao)供，煤電(dian)(dian)摻氨、CCUS、氣(qi)電(dian)(dian)摻氫、光(guang)熱(re)發電(dian)(dian)都是(shi)當(dang)前(qian)正在(zai)(zai)探索的技術(shu)路線(xian)。在(zai)(zai)這些技術(shu)路線(xian)中(zhong)，光(guang)熱(re)發電(dian)(dian)技術(shu)最(zui)成熟、成本(ben)最(zui)低(di)、應用規模最(zui)大，當(dang)前(qian)具有較明顯的競爭(zheng)優(you)勢，與(yu)市場化大規模應用的差距最(zui)小。但是(shi)，與(yu)目(mu)前(qian)電(dian)(dian)力系(xi)統經濟承受能力相比，光(guang)熱(re)發電(dian)(dian)成本(ben)仍亟需下(xia)降。

光熱與風光聯營總體思路

王昊軼指出，光(guang)熱(re)與(yu)風光(guang)聯營(ying)需(xu)要(yao)經過兩(liang)(liang)(liang)個(ge)階段，兩(liang)(liang)(liang)類場景(jing)，兩(liang)(liang)(liang)種(zhong)應用和多條路徑。

第一階段指(zhi)目前開展(zhan)的經濟互(hu)補聯營推動(dong)規(gui)模化發(fa)展(zhan)，第二階段指(zhi)多能互(hu)補物理實質性(xing)聯營提供系(xi)統調節(jie)與支撐。

兩類(lei)場(chang)景(jing)包括本(ben)地(di)自用和跨省(sheng)區外送。

本地自用方面包括采用光(guang)熱(re)集(ji)群——提高電力系統的安(an)全穩(wen)定(ding)性;光(guang)熱(re)+新(xin)能(neng)(neng)源——跟(gen)隨地區/園區負荷(he)曲線(xian)，實(shi)現獨立穩(wen)定(ding)供電;光(guang)熱(re)+新(xin)能(neng)(neng)源——與制氫等柔性負荷(he)互(hu)調。

跨省(sheng)區外(wai)(wai)(wai)送(song)首先是補(bu)充調節，在(zai)目前(qian)的外(wai)(wai)(wai)送(song)基地(di)(di)(di)中(zhong)，新(xin)增相應(ying)的光熱(re)(re)(re)作(zuo)(zuo)為補(bu)充調節電(dian)源，提(ti)高(gao)外(wai)(wai)(wai)送(song)基地(di)(di)(di)的可再生(sheng)能(neng)源占(zhan)比；其次是部(bu)(bu)分(fen)(fen)替代(dai)，指在(zai)外(wai)(wai)(wai)送(song)支撐(cheng)(cheng)火電(dian)中(zhong)，可以嘗試采用一(yi)(yi)部(bu)(bu)分(fen)(fen)光熱(re)(re)(re)作(zuo)(zuo)為調峰支撐(cheng)(cheng)電(dian)源進(jin)行部(bu)(bu)分(fen)(fen)替代(dai)；最(zui)后(hou)是支撐(cheng)(cheng)調節，考(kao)慮全部(bu)(bu)替代(dai)煤電(dian)，以光熱(re)(re)(re)作(zuo)(zuo)為外(wai)(wai)(wai)送(song)基地(di)(di)(di)的調峰支撐(cheng)(cheng)電(dian)源，王昊軼指出，這(zhe)一(yi)(yi)階段還需(xu)要進(jin)一(yi)(yi)步的深化研究。

除此之外，兩種(zhong)應用首先是指光(guang)熱集群，通過技術組合(he)提(ti)升系統的支撐能力；再一個是多(duo)能互補跟隨負荷特性。

王昊軼表(biao)示(shi)，目前(qian)國家和相關省區已經出臺的(de)(de)實(shi)(shi)施路徑包括綠電(dian)多能互補、工業園區綠色(se)供電(dian)、源網荷儲一體(ti)化熱電(dian)聯(lian)(lian)產、風光制(zhi)(zhi)氫一體(ti)化、沙戈荒大基(ji)地。“結(jie)合實(shi)(shi)施路徑，我們(men)提出合理(li)的(de)(de)聯(lian)(lian)營系統電(dian)源配比(bi)、電(dian)價政策、電(dian)力市(shi)場機制(zhi)(zhi)，明確一體(ti)化計(ji)量、協同運行、統一調度模式(shi)，推動聯(lian)(lian)營系統的(de)(de)開發(fa)建設。”

王昊軼指出，從光熱集群來提升(sheng)系(xi)統支(zhi)(zhi)撐能(neng)力方面來看，目(mu)前主(zhu)要考慮根據電網結(jie)構(gou)特點(dian)和(he)需求(qiu)，結(jie)合(he)場(chang)址建(jian)(jian)設(she)條(tiao)件，分散(san)部署光熱電站(zhan)，通過集群調度提升(sheng)電力系(xi)統的調節支(zhi)(zhi)撐能(neng)力，以(yi)(yi)經濟可行為邊界條(tiao)件，合(he)理(li)計算聯(lian)營系(xi)統風(feng)電、光伏配比。光熱和(he)風(feng)光場(chang)址結(jie)合(he)系(xi)統需求(qiu)和(he)建(jian)(jian)設(she)條(tiao)件，可以(yi)(yi)集中選(xuan)址，也可以(yi)(yi)分散(san)選(xuan)址。

下(xia)圖展示了基(ji)于西部某省區的(de)(de)實際電網模型開(kai)展的(de)(de)基(ji)礎調(diao)度控(kong)制進行的(de)(de)電網嚴重(zhong)故障后的(de)(de)電壓和(he)頻率響應(ying)的(de)(de)仿真結果(guo)。

多能(neng)互(hu)補(bu)跟隨負(fu)荷特性方面，負(fu)荷特性既可以是區域、園區，也可以是特高壓的。

主要考慮通(tong)過“長(chang)時儲(chu)能光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)+風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)+光(guang)(guang)伏+（電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)加熱(re)(re)(re)器）+（補(bu)燃）”的(de)一(yi)(yi)(yi)體(ti)化設計、一(yi)(yi)(yi)體(ti)化開(kai)發，集(ji)(ji)群接入(ru)同(tong)一(yi)(yi)(yi)并網點或(huo)(huo)就近分散(san)接入(ru)，光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)本體(ti)可考慮補(bu)燃或(huo)(huo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)加熱(re)(re)(re)，通(tong)過光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)調(diao)節自身的(de)風(feng)光(guang)(guang)，實(shi)現光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)與(yu)風(feng)光(guang)(guang)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量互補(bu)，使聯營系統通(tong)過統一(yi)(yi)(yi)調(diao)度、協同(tong)運行、一(yi)(yi)(yi)體(ti)化計量，實(shi)現聯合出力能夠跟隨(sui)(sui)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)網負荷特性(xing)，發揮傳(chuan)統電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)跟隨(sui)(sui)負荷，滿足保供需求的(de)能力。該模(mo)式強調(diao)光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)與(yu)風(feng)光(guang)(guang)集(ji)(ji)群接入(ru)同(tong)一(yi)(yi)(yi)并網點或(huo)(huo)就近接入(ru)，光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)在聯營系統中實(shi)現以新能源(yuan)調(diao)節支撐(cheng)新能源(yuan)。

多能互補提升保供能力方案

王昊軼表示，在光熱聯(lian)營(ying)系統(tong)提(ti)升能力方面，應重點考(kao)慮兩方面的(de)因素，一是(shi)聯(lian)營(ying)系統(tong)的(de)電源組織(zhi)，再(zai)一個(ge)是(shi)光熱本體的(de)配置。

“首批(pi)光(guang)熱示范項目主要考慮按照應(ying)發(fa)盡發(fa)開展(zhan)的(de)電(dian)(dian)站(zhan)設(she)計，設(she)計原則是(shi)最大化(hua)(hua)的(de)獲取能量(liang)，使光(guang)熱電(dian)(dian)站(zhan)盡可(ke)能的(de)發(fa)電(dian)(dian)。而(er)在(zai)聯(lian)營系(xi)統當中，光(guang)熱電(dian)(dian)站(zhan)從結(jie)構(gou)電(dian)(dian)源變(bian)為調(diao)節型電(dian)(dian)源，因此我們更關心的(de)是(shi)，我們是(shi)否能夠通過容(rong)量(liang)來滿足電(dian)(dian)力系(xi)統對(dui)我們能源系(xi)統提(ti)出的(de)調(diao)節能力需求，因此設(she)計時應(ying)在(zai)詳細分析系(xi)統需求和(he)負荷特性的(de)前提(ti)下，明(ming)確儲(chu)(chu)能時長，結(jie)合聯(lian)營系(xi)統內部設(she)定的(de)協同運行(xing)策略進一步優(you)化(hua)(hua)儲(chu)(chu)能，再(zai)明(ming)確鏡(jing)(jing)廠面積。可(ke)以保證(zheng)鏡(jing)(jing)廠和(he)儲(chu)(chu)能系(xi)統的(de)協同和(he)優(you)化(hua)(hua)。”

水規(gui)總院在生產模擬系統中開(kai)展了(le)多能互(hu)補仿(fang)真(zhen)研(yan)究。

王昊軼表示，該(gai)系統(tong)是按照“長(chang)時儲能光熱(re)+風電(dian)+光伏+電(dian)加熱(re)+補(bu)燃(ran)(ran)”的(de)(de)結構(gou)開展(zhan)的(de)(de)研究(jiu)工作，系統(tong)仿真核算結果補(bu)燃(ran)(ran)發電(dian)量(liang)占比小于10%，風光棄電(dian)率小于5%，負(fu)荷保障率100%。

極端(duan)天氣下，這(zhe)樣的一(yi)個系統到底能(neng)不能(neng)實現(xian)負荷保障？基于該系統，王昊軼截取了(le)相應的時間片斷。

圖：連續大風日

如(ru)圖，4月20日(ri)至24日(ri)（圖中2617時至2736時）為連續大(da)風日(ri)，新能(neng)源大(da)發時光熱降低出力讓路，新能(neng)源出力不足時光熱支(zhi)撐。

圖:連續小風日

1月3日(ri)至(zhi)23日(ri)（圖中(zhong)49時至(zhi)144時）為(wei)連續(xu)小(xiao)風小(xiao)光(guang)日(ri)，風電出力不足(zu)，光(guang)熱(re)白(bai)天發電后熱(re)量(liang)不足(zu)以存儲，夜(ye)間主要通(tong)過補燃和(he)部分網(wang)匯(hui)實現(xian)對(dui)負荷曲線的(de)跟隨。

最(zui)后,結合水規(gui)總院的相關研究結果(guo)，王(wang)昊軼針對光(guang)(guang)熱(re)行(xing)業后續發展提出如(ru)下建(jian)議：“一(yi)是(shi)加強物理(li)實質(zhi)性(xing)聯(lian)營系統中光(guang)(guang)熱(re)、風(feng)電(dian)(dian)、光(guang)(guang)伏協同運行(xing)、統一(yi)調度(du)研究，提升聯(lian)營系統調度(du)響(xiang)應(ying)和(he)電(dian)(dian)網支撐(cheng)能力；二是(shi)研究探索物理(li)實質(zhi)性(xing)聯(lian)營系統作為獨(du)立市場主體，參照煤電(dian)(dian)功能參與電(dian)(dian)力市場，推動光(guang)(guang)熱(re)具備市場化開發建(jian)設條件。”