4月26日，2024第十一屆中國國際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA年會(huì)在內(nèi)蒙古呼和浩特盛大召開，內(nèi)蒙古恒瑞新能源有限責(zé)任公司總工程師司有華先生出席會(huì)議并作《提高光熱應(yīng)用水平創(chuàng)造發(fā)展前景》的主題演講。

圖：司有華

2023年內(nèi)蒙古自治區(qū)能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“10個(gè)全國第一”，內(nèi)蒙古已經(jīng)建成全國最大的新能源基地，但新型電力系統(tǒng)建設(shè)明顯滯后。北愛爾蘭電力傳輸運(yùn)營商提出，對(duì)于一個(gè)獨(dú)立電網(wǎng)，非同步機(jī)滲透率最高為80%，否則由于系統(tǒng)慣量過低，嚴(yán)重影響系統(tǒng)頻率安全。

司有華表示，在此情況下，有必要通過擴(kuò)大光熱發(fā)電規(guī)模，探索出一條構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的有效路徑。

按照調(diào)峰機(jī)組優(yōu)化設(shè)計(jì)光熱運(yùn)行方式

司有華分別從光熱發(fā)電的優(yōu)勢(shì)和光熱運(yùn)行方式的角度出發(fā)，說明為何要按照調(diào)峰機(jī)組優(yōu)化設(shè)計(jì)光熱運(yùn)行方式。

一、光熱發(fā)電的優(yōu)勢(shì)

據(jù)司有華介紹，光熱發(fā)電具備調(diào)峰能力強(qiáng)、調(diào)峰范圍廣、離并網(wǎng)可操作性高、爬坡速度快、應(yīng)用時(shí)序性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

1、調(diào)峰能力強(qiáng)：光熱發(fā)電屬于有源儲(chǔ)能，儲(chǔ)能時(shí)長一般在10小時(shí)左右，具有較強(qiáng)的日調(diào)節(jié)能力，光熱發(fā)電與風(fēng)電在季節(jié)上有一定互補(bǔ)性，體現(xiàn)季節(jié)調(diào)節(jié)能力。風(fēng)電呈現(xiàn)的是冬大夏小，太陽能一般是夏大冬小。

2、調(diào)峰范圍廣：光熱發(fā)電機(jī)組最小技術(shù)出力為機(jī)組額定容量的5%，在機(jī)組額定容量10%情況下可長時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，遠(yuǎn)低于火電靈活性改造后的25%。

3、離并網(wǎng)可操作性高：光熱與火電相比可以用更快的速度啟動(dòng)并網(wǎng)發(fā)電，溫態(tài)啟動(dòng)時(shí)間1小時(shí)左右，熱態(tài)啟動(dòng)時(shí)間約20分鐘，必要時(shí)可以隨時(shí)離線。

4、爬坡速度快：火電機(jī)組的爬坡速率一般為額定裝機(jī)容量的2.5%/分鐘，光熱機(jī)組的爬坡速率最大可達(dá)到額定裝機(jī)容量的10%/分鐘，在系統(tǒng)發(fā)電功率的調(diào)整能力上是火電的4倍，也就是說光熱發(fā)電在提供功率調(diào)整輔助服務(wù)時(shí)可以替代同等容量的4臺(tái)火電機(jī)組。

5、應(yīng)用時(shí)序性強(qiáng)：光熱發(fā)電建設(shè)周期一般為2年，使用壽命最低35年。

二、光熱運(yùn)行方式

司有華表示，光熱有高效運(yùn)行、調(diào)峰運(yùn)行兩中運(yùn)行方式。

1、高效運(yùn)行：

按照“應(yīng)發(fā)盡發(fā)”原則，使機(jī)組熱效率最高，經(jīng)濟(jì)性最好，適合保障性并網(wǎng)項(xiàng)目。光熱項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，主要根據(jù)不同資源條件，確定項(xiàng)目鏡場(chǎng)面積、儲(chǔ)能規(guī)模和發(fā)電小時(shí)數(shù)。

司有華表示，現(xiàn)在提及的光熱示范項(xiàng)目是按此方式運(yùn)行的。

2、調(diào)峰運(yùn)行：

根據(jù)電力系統(tǒng)中“源-荷-儲(chǔ)”一體化運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行調(diào)峰運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)給新能源調(diào)峰。光熱項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)需要結(jié)合資源條件、調(diào)峰功率變化、運(yùn)行效果進(jìn)行仿真評(píng)估確定光熱最終發(fā)電小時(shí)數(shù)和光熱收益情況。

如上圖所示，早晚高峰時(shí)段光熱滿功率運(yùn)行，中午光伏最高功率運(yùn)行時(shí)段，光熱則以最低功率運(yùn)行。

光熱替代火電發(fā)揮在線支撐作用

光熱如何代替火電發(fā)揮在線支撐作用？司有華做出如下回答。

一、通過在線發(fā)揮對(duì)電力系統(tǒng)的作用

司有華表示，光熱發(fā)電具備和火電相同的汽輪發(fā)電機(jī)組，可以為電力系統(tǒng)提供更好的長周期調(diào)峰能力和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，需要通過長時(shí)間在線才能發(fā)揮對(duì)電力系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻作用，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

內(nèi)蒙古烏拉特中旗光熱項(xiàng)目2023年發(fā)電小時(shí)數(shù)達(dá)到3300小時(shí)，初步具備作為調(diào)峰和基礎(chǔ)性電源的潛力。

二、推動(dòng)光熱項(xiàng)目降低單位千瓦投資

司有華介表示，光熱項(xiàng)目降低單位千瓦投資的方式有以下兩種：

1、通過增加研發(fā)和應(yīng)用費(fèi)用，通過技術(shù)進(jìn)步和迭代，實(shí)現(xiàn)投資降低。

光熱的發(fā)電小時(shí)數(shù)保持3300小時(shí)，光熱單位千瓦投資降至14000元/千瓦時(shí)，光熱電價(jià)約為0.5元/千瓦時(shí)，若參加蒙西現(xiàn)貨交易，光熱發(fā)電就能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。

2、通過降低集熱場(chǎng)鏡場(chǎng)面積和儲(chǔ)能小時(shí)數(shù)，按照減配的方式降低投資。

按照現(xiàn)在技術(shù)，光熱發(fā)電小時(shí)數(shù)約為1700小時(shí)，光熱單位千瓦投資降至14000元/千瓦時(shí)，此時(shí)電價(jià)約為0.9元/千瓦時(shí)，需要按照1：3的比例配置風(fēng)電項(xiàng)目，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)平衡。

如上圖，兩種方式對(duì)比來看，通過技術(shù)進(jìn)步和迭代保證光熱項(xiàng)目長時(shí)間在線運(yùn)行，是實(shí)現(xiàn)光熱發(fā)電對(duì)火電替代的有效路徑。

建立光熱發(fā)電保供機(jī)制

目前，內(nèi)蒙古自治區(qū)在夏季和冬季用電負(fù)荷高峰時(shí)段與風(fēng)電、光伏低出力以及供熱機(jī)組發(fā)電受阻等因素相互疊加時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)缺電局面，需要采取保供措施。

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況看，在缺電時(shí)段由于沒有富余電力可供儲(chǔ)存，化學(xué)、抽水蓄能等儲(chǔ)能無法發(fā)揮調(diào)節(jié)和頂峰作用，在火電不足以提供保證容量時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)限制用電。

光熱發(fā)電的能量來自于兩部分，一部分是集熱島提供的太陽能熱，作為主要發(fā)電熱源，另外一部分是天然氣輔助系統(tǒng)，通過大容量燃?xì)馊廴邴}加熱鍋爐替代過去的化鹽鍋爐，在缺風(fēng)少光的時(shí)段將天然氣輔助供熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)為主熱源發(fā)電系統(tǒng)，保證光熱機(jī)組在任何需要的時(shí)候都能滿負(fù)荷運(yùn)行，可替代火電作為保供機(jī)組。

另外，司有華表示，不使用天然氣輔助系統(tǒng)可以發(fā)電3000小時(shí)，若使用天然氣輔助系統(tǒng)則需發(fā)電3600小時(shí)，約有400~600小時(shí)需要用天然氣輔助發(fā)電。

儲(chǔ)熱型光熱電站市場(chǎng)化運(yùn)行研究

據(jù)司有華介紹，光熱發(fā)電兼具調(diào)峰電源和儲(chǔ)能的雙重功能：

1、光熱具備和火電相同的電網(wǎng)調(diào)節(jié)、支撐能力；

2、熱配套長時(shí)儲(chǔ)能參與市場(chǎng)運(yùn)行，調(diào)峰近似于火電的增減式運(yùn)行，具備和火電相同的調(diào)峰和頂峰保證作用；

3、光熱屬于新能源發(fā)電品種，具備綠電屬性。

司有華表示，由于光熱發(fā)電在國內(nèi)外并網(wǎng)運(yùn)行容量較小，目前沒有光熱發(fā)電參與電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行模式的案例；建議光熱發(fā)電現(xiàn)階段暫時(shí)參照火電交易進(jìn)行規(guī)則優(yōu)化后，參與電力市場(chǎng)交易。

火電和新能源的交易規(guī)則存在差異，火電沒有回收機(jī)制和補(bǔ)償機(jī)制；因?yàn)樾履茉丛诂F(xiàn)貨交易中，凡是新能源大發(fā)時(shí)電價(jià)普遍較低，為保證新能源收益，設(shè)置了補(bǔ)償機(jī)制和回收機(jī)制。目前，平價(jià)項(xiàng)目的補(bǔ)償機(jī)制按照70%進(jìn)行補(bǔ)償，回收機(jī)制按照1.25倍，比如說0.31元，上限不可能超過0.31乘以1.25的區(qū)間。若光熱按照新能源的交易規(guī)則，上限則會(huì)受到限制，因此建議光熱參照火電現(xiàn)貨市場(chǎng)交易規(guī)則。

另外，司有華從發(fā)電小時(shí)數(shù)方面說明了為什么要給光熱發(fā)電爭(zhēng)取新能源發(fā)電政策。

光熱發(fā)電自身擁有大規(guī)模的熱儲(chǔ)能，具備將低谷時(shí)段的電力轉(zhuǎn)移到高峰時(shí)段的能力，具備和火電相似的調(diào)峰和頂峰保證作用。建議參照火電享受330元/千瓦/年的容量電價(jià)補(bǔ)貼。

以巴彥淖爾市烏拉特后旗項(xiàng)目按當(dāng)前交易價(jià)格參與調(diào)峰運(yùn)行為例，發(fā)電小時(shí)數(shù)應(yīng)在2500～3100小時(shí)，火電發(fā)電小時(shí)數(shù)在4500～6000小時(shí)，電化學(xué)儲(chǔ)能和抽水蓄能等儲(chǔ)能利用小時(shí)數(shù)在1300小時(shí)左右，光熱發(fā)電小時(shí)數(shù)是火電的一半，是儲(chǔ)能的兩倍。

在參與電力市場(chǎng)現(xiàn)貨交易時(shí)，要求火電中長期簽約比例為90%，儲(chǔ)能可以不進(jìn)行中長期簽約，全部進(jìn)行現(xiàn)貨交易，光熱發(fā)電小時(shí)數(shù)介于儲(chǔ)能和火電之間，因此光熱在參與電力市場(chǎng)現(xiàn)貨交易時(shí)，建議中長期簽約比例降低至40%；同時(shí)光熱屬于新能源發(fā)電項(xiàng)目，建議光熱項(xiàng)目不承擔(dān)市場(chǎng)調(diào)節(jié)類費(fèi)用。

前面提及建議光熱參照火電現(xiàn)貨市場(chǎng)交易規(guī)則，火電要給新能源補(bǔ)償，新能源現(xiàn)貨交易時(shí)基本接近0.1元。按照長期的0.7倍約為0.23元，中間的差價(jià)由火電進(jìn)行補(bǔ)償，按照去年的補(bǔ)償機(jī)制，火電現(xiàn)貨交易結(jié)算價(jià)后，需要拿出0.1元補(bǔ)給新能源。按照該補(bǔ)償機(jī)制，光熱可能無法實(shí)現(xiàn)自負(fù)盈虧，因此建議光熱項(xiàng)目不承擔(dān)市場(chǎng)調(diào)節(jié)費(fèi)用。

按照上述邊界條件，光熱項(xiàng)目單位千瓦投資需下降至16723元/千瓦，光熱收益電價(jià)可達(dá)到0.5953元/千瓦時(shí)，可達(dá)到投資企業(yè)項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率（稅前）5%的最低收益要求，可以參與內(nèi)蒙古電力市場(chǎng)現(xiàn)貨交易獨(dú)立運(yùn)行。

2024第十一屆中國國際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA年會(huì)4月25-26日在內(nèi)蒙古呼和浩特香格里拉大酒店盛大召開，大會(huì)由CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺(tái)聯(lián)合常州龍騰光熱科技股份有限公司共同主辦，大會(huì)主題為“在多變的形勢(shì)下實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)展”，共有來自海內(nèi)外約800名代表出席本屆大會(huì)。