CSPPLAZA光熱發電網訊：6月12日，2023中國國際光熱大會暨CSPPLAZA第十屆年會在浙江杭州盛大召開，國網山西省電力公司調度控制中心水電及新能源處前處長趙俊屹出席會議并帶來主題演講《光熱發電技術在沙戈荒新能源基地的發展技術路線探討》。

圖：趙俊屹

2021年年初，國家提出了沙戈荒開發新能源的戰略規劃。

趙俊屹表示，這是進入能源革命新時期后高質量、規模化、精益化、高效開發新能源的一種新的模式。是奠定2030年新能源電力系統碳達峰目標的關鍵戰役，事關雙碳戰略全局，關乎國計民生。也在探索能源“四個革命”新路徑，為新型電力系統的構建做出垂范試驗。

沙戈荒新能源基地電力系統生態特征

作為優質的風光資源資基地，沙戈荒具有優良的大規模、高質量、精益化開發的基礎條件。

趙俊屹概括了大基地電力系統的規劃形態如下：

（1）特高壓直流外送加有限750KV/330KV網絡互聯；

（2）1000千萬千瓦風電光伏加有限必要的常規電源；

（3）超級龐大的電力電子系統加有限的同步慣量阻尼約束。

圖：沙戈荒新能源基地電力系統存在的問題

如上圖所示，四個問題不可避免地關系到新能源，也關系到系統安全穩定的關鍵問題，這正是目前沙戈荒新能源基地電力系統的生態情況。

趙俊屹表示，在未來新型電力系統中倡導構網型新能源和新型儲能發展的同時，最佳功能、性能和工程應用的技術就是光熱發電技術。

并指出光熱發電技術是目前具備天然綠色、低碳可再生本質屬性的適用型發電技術。即便在有煤礦資源的大型沙戈荒新能源基地，也要堅定、合理、規模化的發展光熱發電技術，兼顧30后“60碳中和”目標的歷程。

發力30目標、瞄定60目標的光熱發電選擇

電力系統長期以來靠電源支撐整個系統、服務負荷的“源隨荷動”常規理念、技術和管理模式，也是電力系統穩定、成熟發展的基礎現狀。

在能源轉型和雙碳目標下，要瞄定“3060”目標選擇光熱，本著“先立-后破”、“繼承-發展”的基本原則，延續進步創新的過程。

目前，源網荷三側都發生了深刻而長遠的變化，電力系統的形態由交流為主改成交直流混聯、混供、混配、混用的形態，源網荷互動也已是生存常態。電網結構方面，以統一堅強大電網為主、以局域微電網為輔。電源側以新能源為主，常規電源轉為調節與保障主體。

趙俊屹指出不但要歡迎光熱，更要支持光熱，因為它是目前看來最合適未來新型電力系統發展的支撐體系。同時，他將光熱發電與其他發電技術和調節方式進作了比較：

▋光熱發電與煤電發電

相較于傳統火力（煤電）發電技術，光熱有著基本相同或大致相近的工作原理和基本電力屬性，在電力系統中的發揮著基本相同的作用，屬于綠色清潔低碳能源利用的同步發電技術，符合基地建設初衷的同時，光熱發電具有更為寬泛和快速的功率調節性，也更適合于光、熱、電的多能轉換和利用。

▋光熱發電與光伏發電

光熱發電與光伏發電在發電基本原理、轉換工藝、產能品質均有本質差別，在電力系統中的基本屬性及作用相差極大。光伏只實現了電能“量”的匯集生產，要靠輔助系統為其提供“質”的提升和完善，要靠大系統為其提供“穩”和安全的保障。光熱不但具備綠色、低碳可再生的電“量”的匯集生產，同時具備穩定的“質”的品質和“適用”優點，更為關鍵的是具有超出常規電源所具有的對大電力系統安全穩定的“電壓、頻率、慣量”等多功能支撐能力。

▋光熱調節與新型儲能調節

光熱發電較之新型儲能的調節性而言，首先是發電工藝，是更具電力電磁物理形態的電氣品質，并未電力電子化轉換的，轉換內特性和并網外特性有著本質差別。配置一定加熱儲熱輔助系統后，光熱發電機組有著更穩定可靠和成熟的功能性能，可多能“互聯”、少“公害”、長“壽命”、可“重生”等優點。

趙俊屹表示要關注新型電力系統，尤其要看好光熱。認為光熱和儲能不能混為一談，光熱雖具備儲的條件，但本質仍為發電技術。只有在光電“熱”解耦的環節增配了加熱和儲熱的輔助系統后，可以吸收光伏風電的“棄電”、也可以無光少風時段“發電”，這樣就具備了電力系統的“新型儲能”功能概念。

光熱發電在“沙戈荒”基地中全天候支撐守護技術路線

圖：光熱發電在“沙戈荒”基地中全天候支撐守護技術路線

光熱發電在沙戈荒基地的技術路線就是全品質全天候發電和支撐守護的技術路線。趙俊屹于年初在敦煌一次會上就已指出首批示范項目只達到了光熱發電“生產電”的示范效果，但光熱發電的優質調節性和適用性等全技術功能示范卻未能顯現展示。

為設計開發年利用小時數在4000--5000小時、功率調節范圍在20%-100%之間的光熱發電站。趙俊屹提出了自己的解決方案及具體做法：

▋解決方案

（1）適當加大光熱電站鏡場面積，提高光熱采集容量，并輔以電加熱和存儲容量儲熱系統，設計年發電設備有效利用小時數4000-5000小時，以此提高發電設備利用率，保證機組全天候發電能力，機組在接收光熱的同時，也可接收光伏風電棄電存儲于熔鹽儲熱系統中，實現全天候不間斷連續運行，減少頻繁啟停，發電的同時，為電力系統提供優質的無功源和慣量支撐。

（2）按照發電機組額定容量之80%的調節能力配置高調節型的儲熱系統，保證發電機組參與系統調峰并維持全天候運行，滿足20%Pn--100%Pn的系統調節需求，為系統提供全天候調頻調峰及（事故）備用輔助服務。

▋具體做法

（1）增加光熱電站鏡場投資，配置電加熱熔鹽附屬系統，按照發電機組設計年有效利用小時數4000--5000小時（甚至更高5500小時，視系統消納平衡測算結果）配置鏡場光熱采集容量和電加熱熔鹽系統容量規模。

以某電網峰平谷時段劃分為例：

如此高峰時段電站發電功率按照全容量100%運行，平峰段70%、低谷段20%，全天候運行不停機方式，全日折合利用率55%。合理設計年利用小時數達到4037小時。(新型電力系統中，各省級電網及電力市場受負荷和新能源規模及特性的差異影響，峰平谷時段及時長都在發生差異性變化,以上只是常規典型峰平谷曲線趨勢分析，各項目要根據各省級電網具體分析。）

按照日調節原則，根據所在電網系統調節特性，測算電站的熔鹽儲能系統容量，要求既能滿足增量后的總量儲熱條件，同時滿足機組錯避峰的深度調峰需求的儲熱能力，適當保留10%裕度，以適應季節和偶發極端氣候影響。

（2）按照20%--100%調節范圍（調峰深度80%），系統用電需求高峰時滿負荷發電，平峰時50--80%調節運行，風光大發系統供電盈余時深度調峰，20%低負荷運行，保證全天24小時全天候運行，為系統提供調節電源、穩定電源和應急電源。同時可以參加現貨交易，參與系統實時電力平衡調節，賺取高峰甚至尖峰高額電價收益。

圖：光熱電站典型發電曲線儲熱系統優化前后對比圖

趙俊屹強調，需要注意的是，目前投產的多數光熱電站配置的熔鹽儲熱系統普遍為增加非光照時段的發電能力增加的增發電量儲熱量，而非滿足延緩高光熱時段發電（避峰）而增設的調節性儲熱能力。要結合各省級電網及電力市場不同規則進行具體分析計算，總體可獲得明顯收益。

隨后，趙俊屹就光熱發電在“沙戈荒”基地中全天候支撐守護技術路線的成效進行了分析并做出了初步判斷：

▋成效分析判斷

（1）高利用率可行，收益顯著提高。按照常規光熱電站鏡場及儲熱系統增容投資占全場站投資50%測算，增容倍率為一時，鏡場投資翻番、儲熱系統投資不到一倍，運維成本增加不多，即可用1/2投資贏取100%電度電量收益。電加熱熔鹽存儲系統投資相對鏡場投資更具優勢。機組利用率提高，減少啟停，整體經濟性安全性提高。詳細測算可據不同電站和電網情況、上網電價詳細測算。

（2）高調節性可行，在電力市場機制下，收益明顯高于常規發電。隨著新能源規模發展和省級電力市場進程加快，各電網現貨市場、調頻調峰市場相繼啟動逐步常態化。光熱發電由于調節速率相應快、調節范圍寬，更具市場化環境中的競爭優勢，更好獲取收益回報。

（3）隨著新型電力系統的不斷發展深化，光熱電站調節性需求和作用愈發顯著，為系統提供電壓源、同步慣量支撐、充足的短路容量和調節性，可參與輔助服務的全品種交易響應，在電量市場和輔助服務市場均有較好的競爭力和獲利優勢，對大系統和電站自身均具有較好的親和性和經濟性。

（4）全壽命周期的技術經濟性好于光伏發電技術。

（5）弱連接電網強支撐電源。

（6）生態環境友好型，太陽能光熱利用高效性能，光熱效率高于光伏效率。

（7）相對便利的電熱聯供方式。

加大局域網電力市場輔助服務規則政策保障

“沙戈荒”新能源富集電網，要結合實際系統需求和特點，加強電力市場化建設。

趙俊屹指出，開展電能量市場和輔助服務市場規劃建設，要研究建立“功能共享”和“責任共擔”特質系統協同發展理念，科學合理、按需制定輔助服務市場規則，建立穩定可靠、靈活適用的電力市場，和全品質要素的輔助服務市場。

此外，還要促進市場成員公平積極參與系統調節，調動并引導市場全員共同維護和構建穩定可靠電力系統。

首先，加強電能量現貨市場。開展域內成員間的現貨交易，平抑波動性、克服間歇性；開辟出送受端的統一大市場現貨交易，促進充分消納和危急保供。

其次，重點規劃設計好輔助服務市場。開展全品質的各品種市場交易類型品種，市場化手段保安全保質量，能夠充分調動包括光熱發電在內的各類優質調節資源。

結論及建議

最后，趙俊屹與在座光熱同仁共勉，以期提升光熱發電技術，降本增效，早日筑成新型電力系統。下為趙俊屹的結論及建議：

（1）構網型新能源努力成為“主力電源”，助力新型電力系統穩定發展。“主力電源”不單指“容量”、也不僅是“電量”，要“保量保質、能支撐”。

（2）光熱發電要走出全天候高調節主力電源規模化發展的技術路線，為綠色清潔可再生能源利用和沙戈荒特質電力系統中發揮系統穩定主導作用。

（3）積極參與電力市場建設和運營，發揮自身本質優勢特性，兼具電力電能“供應商”和“服務商”，獲取價值認同。

（4）在特質電力系統電力市場機制規劃中，探索優質調節穩定資源的“功能共享”和系統安全“責任分攤”機制。

（5）電網企業優化接入和配套建設審批及實施程序，最大優惠全天候光熱項目接入、并網、調度和交易。主動研究新形勢下光熱發電在系統中的本質特性優勢和維穩保供作用，建言獻策主管監管部門創新輔助服務市場新品種和規則，促進光熱發展。

（6）光熱產業要持續加大科技研發、技術投入和工藝創新，努力降本增效，提高市場競爭力，更早進入規模化應用時代。

（7）新型電力系統中，各省級電網及電力市場受負荷和新能源規模及特性的差異影響，峰平谷時段及時長都在發生差異性變化，市場的波動性和個性化需求也有差異，總的變化趨勢是更加需要靈活性和全功能的電源品種，市場設計也會更傾向于優品質電源獲利生存。