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　　CSPPLAZA光熱發電網報道：2月13日，Ivanpah光熱(re)電(dian)站(zhan)在加州正式(shi)投運，這再(zai)度引發(fa)(fa)(fa)了(le)業內對光熱(re)發(fa)(fa)(fa)電(dian)項(xiang)目(mu)的(de)盈利能力、真(zhen)實成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)和電(dian)站(zhan)效益的(de)廣泛(fan)討(tao)論。有(you)(you)觀點認為，加州未來對大規(gui)模太(tai)陽(yang)能熱(re)發(fa)(fa)(fa)電(dian)項(xiang)目(mu)的(de)開發(fa)(fa)(fa)存在較大不確定性，首要原因(yin)是因(yin)為光伏發(fa)(fa)(fa)電(dian)的(de)低成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)競爭。光伏在過去(qu)幾(ji)年內在投資成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)和度電(dian)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)上有(you)(you)很大程度的(de)削減，對高成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)的(de)光熱(re)發(fa)(fa)(fa)電(dian)帶來了(le)沉(chen)重壓力。

　　上述觀點簡而言之，如果你要從太陽那里獲取能源，光伏要比光熱的成本低廉很多，為什么要用光熱呢？聽起來似乎很有道理，但這種簡單的對比是否是公平的呢？DNVGL正在進行的此項研究將證明，如果光熱電站能夠根據具體環境條件實現最優化系統配置，電站收益將可以實現3倍甚至更多的收益。儲熱型光熱電站可以幫助電網實現靈活的電力可調性，而不僅僅是提供一種綠色電力來源，電網系統將因此而整體受益。

　　加州的可再生能源發電規劃目標是到2020年實現33%的總供電份額，到2030和2050年這一份額將增加更多。當前加州正在向著這一目標逐步邁進，加州獨立電網系統運營商（CAISO）負責平衡加州電網的可再生能源供電比例，吸納更多的可再生能源電力上網，同時維護電網安全。這不是一個簡單的任務，因為幾乎所有可再生能源如風電和太陽能都是間歇性的，其無法嚴格按人們的既定要求來供電，其電力輸出功率時大時小，無法自動調節來滿足電網頻率的平衡要求。換句話說，能源市場不是單一地買賣能源，其同時需要滿足電網系統的靈活可調性，比如通過提高調峰電源裝機，增加后備電源，如旋轉備用容量，來保證發電和供電每一秒鐘的電網頻率穩定。在可再生能源電力占電網供電比例較少的時代，對電網調頻的需求也較小，通常采用增加抽水蓄能電站來實現調峰調頻。而伴隨間歇性可再生能源電力越來越大規模的接入，對電網系統的壓力正變得越來越大，電網系統對可調性的要求也越來越高，而要保證這種調節需求所要付出的成本也愈加高昂。

　　這為光熱發電提供了一大用武之地，相對于光伏和風電，光熱發電與其的最大不同，也是最大優勢在于其電力生產方式的不同，光熱發電通過收集太陽熱能加熱水產出過熱蒸汽來驅動汽輪機發電，其原理與常規火電類似，不同之處在于光熱發電的能量來源是太陽而非傳統化石能源。這也意味著光熱發電是一種可以與傳統火電相媲美的優質電能。熱能的存儲可以通過熔鹽儲熱實現，熔鹽儲熱可以以可接受的合理成本進行商業化應用，這相對電池儲電的成本要低廉的多。那么，儲熱型光熱電站是否能夠承擔起傳統電站的調峰角色呢？是否能夠按照“日前市場”模式運行（國外電力市場大多是提前一日確定次日的交易計劃和發電計劃，稱之為日前市場）、提供輔助性服務如充當后備電源幫助電網調頻？其電力生產成本如何？這又將對加州電網的控制調節產生什么影響?其收益又是如何？電站運營方需要什么樣的設計方案？

　　為探究這些問題，找到電站設計和運行的具體方案來最大化電站收益和系統營收，從電網和電站每小時的動態情況到未來電力情景的設計生產成本模型，我們需(xu)要(yao)一套(tao)整體建模方法。直(zhi)到最近，這(zhe)種專業性的分析一直(zhi)十分缺乏，DNVGL正在幫(bang)助(zhu)加州(zhou)能源委員會進行的此項研(yan)究將彌(mi)補這(zhe)一缺憾(han)。通過量化這(zhe)些(xie)收(shou)益，將可以(yi)為Ivanpah電站之后更多的儲(chu)熱型光熱電站在加州(zhou)的開發打下理論基礎。

　　DNVGL目前的研究還在進行中，當前其已經得出的結論是：在日前市場，帶6小時儲熱系統的光熱發電站的收益可以增加11%；如果汽輪機容量比太陽島的集熱容量大很多，帶2小時儲熱系統的光熱發電站的收益可增加27%。

　　將汽輪機的容量設置的比太陽島的集熱容量更大，是由于加州夜間短時間用電高峰期的高電力價格決定的。儲熱型光熱電站作為電力市場的輔助電源，提供電網調頻和旋轉備用等功能，效益更加明顯。2~4小時的儲熱時長設計一般來說就可以滿足這種需求。多余的汽輪機容量也可以帶來更多收益：如果汽輪機的熱功率比太陽島的集熱輸出功率大4倍，也就是在太陽倍數（solar multiple）為0.25的情況下，即便配1小時的儲熱，光熱電站的收益依然可以增加4倍。但該電站的功能應是作為調頻電源，參與日前市場交易，作為旋轉備用容量。

　　另外，這種配置可以增加系統成本的靈活性，換句話說，這是為電網系統提供靈活性的更好方案，相對于單純的供電功能，這也是光熱電站的更好選擇。儲熱型光熱電站的靈活性的實現需要大功率的汽輪機和合適的儲熱容量設計。對于太陽島而言，其通過數千面反射鏡聚焦太陽能，是儲熱型光熱電站配置成本最高的部分，增加4小時儲熱和翻倍汽輪機的熱功率，是一種明智的投資選擇。

　　同時，加州電網系統作為一個整體將受益于儲熱型光熱電站的可調性、靈活性。按可再生能源占比33%的規劃情景考慮，DNVGL的研究目前給出了這樣的方案：通過替換昂貴的調峰機組削減電力生產成本（可削減3%）；通過更小的電網系統變化來降低后備容量（削減50%）；應對早晨和夜間的高峰供電上升需求，增加額外的容量；對旋轉備用電機附加額外的慣量提升電網穩定性。

　　加州電網系統要達到33%的可再生能源供電比例，需要采用上述方案來應對由此帶來的電網不穩定性，加州需要一個靈活的、強健的能夠經受考驗的電網系統，這就是加州未來繼續開發光熱電站的最大動力。如果我們都能夠清醒地認識到，光熱電站不僅僅能提供一種清潔電能，還可以作為綠色的電網輔助設備，為構建靈活可調的電網系統作出貢獻，那么未來對光熱電站的開發就不會僅僅因成本過高而停滯。

注：本文原文源自DNVGL，閱讀英文版原文(wen)請點擊：