南非電力需求曲線下的光伏和光熱發(fā)電選擇
發(fā)布者：本網(wǎng)記者Alice | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評論 | 7190查看 | 2014-01-06 11:53:00
——光伏和光熱發(fā)電的權(quán)衡 南非如何抉擇？系列報道之三
在此前的兩篇文章中，我們已就光伏和光熱發(fā)電兩種太陽能發(fā)電技術(shù)在南非進行應用的現(xiàn)狀、各自的LOCE和效率以及南非當?shù)氐臍夂颦h(huán)境對其的影響進行了分析，本文將根據(jù)南非的電力需求曲線對這兩種發(fā)電技術(shù)進行對比分析。這也是本系列報道的最后一篇。
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：南非的電力需求在過去幾年內(nèi)持續(xù)增長，甚至超過了新增并網(wǎng)裝機容量，供求失衡導致了電力供應的超負荷運轉(zhuǎn)。為解決這一問題，南非國家電力公司Eskom通過實施一系列計劃增加發(fā)電量，推動能源利用效率和電力管理能力的提升。其中的重要手段之一即是其成功實施的可再生能源獨立電力生產(chǎn)商采購計劃（REIPPPP）。
下表1顯示了2009年以來南非每天四個不同時間（上午六點、下午三點和晚上10點以及用電高峰期）的月均額外電力儲備裝機。伴隨電力需求的增加，電力儲備裝機的份額逐漸減少。如果此時需求進一步增加，或某大型發(fā)電廠遇到故障無法供電，電力系統(tǒng)將出現(xiàn)供求失衡。
圖1：（來源: Eskom ）(2013)
電力需求高峰在冬季尤為突出，存在兩個明顯的需求高峰期。晚間高峰比早間高峰對電力系統(tǒng)造成的壓力更大，由于家庭照明、供熱和烹飪耗電，晚高峰期的用電需求，在不到兩小時內(nèi)迅速增加了3000~4000MW。這要求電網(wǎng)系統(tǒng)能夠快速啟動新增電力輸送，南非當前主要依靠燃氣發(fā)電。
夏季存在一個晚高峰，負荷曲線相對平滑，但相比冬季出現(xiàn)的時間要晚一些，且持續(xù)時間較短。另一方面，夏季早高峰相對冬季的需求明顯減少甚至沒有早高峰。下表2顯示了冬季和夏季的典型電力需求情況，表3反映了3月、5月和7月份真實的電力需求曲線。冬季兩個用電高峰十分明顯，其它季節(jié)則如3月和5月的電力曲線一樣，只有晚高峰，早高峰并不明顯。
圖2：（來源: Eskom ）(2013)
圖3：（來源: Eskom ）(2013)
在此情景下，為應對電力系統(tǒng)的超負荷運轉(zhuǎn)和高峰電力需求所面臨的挑戰(zhàn)，Eskom正采取其他方法來平衡電網(wǎng)供求關(guān)系，如節(jié)約能耗，提高能源效率，加強電力管理和建立節(jié)能機制，且已產(chǎn)生了重要的節(jié)電效果。
為打造一個更靈活的電網(wǎng)系統(tǒng)來更輕易地滿足高峰電力需求，南非已增加了裝機容量，電力供應已發(fā)生了重要變化。南非已經(jīng)確定采用帶儲熱的光熱發(fā)電技術(shù)來替代燃氣發(fā)電，這種光熱電站發(fā)出的可調(diào)電力可被用于滿足高峰需求，特別是晚間的用電高峰。其作為一種備用電源，也可以通過彈性的運行模式來適應白天的高峰需求。
光熱電站一般有如下兩種運行方式：方案1：常規(guī)模式。最大的電力輸出可以預設，白天正常工作，額外電力在太陽下山后通過儲熱系統(tǒng)穩(wěn)定輸出。這是典型的一種運行模式，西班牙等大多數(shù)市場的光熱電站均如此運行。方案2：在非高峰期采用光伏這種更廉價的電力，光熱電站在此期間更多地存儲能量以滿足高峰期的電力供需平衡。
采用更廉價的光伏發(fā)電可以幫助部分滿足早上9點~11點的用電需求，光伏可以提供高達70%的額定負荷能力，相反，光熱電站需要更長的時間來實現(xiàn)啟動并達到穩(wěn)定的電力輸出，因此，在早高峰期，應采用廉價的光伏供應電網(wǎng)來增加發(fā)電能力滿足早高峰及非高峰期的用電需求。
圖4
光伏可以提供廉價的電力來增加電網(wǎng)發(fā)電能力，但其僅限于滿足早高峰的需求，相反，光熱發(fā)電提供的是可調(diào)電力，可以適應不同的需求曲線。但其電力價格較為昂貴。
因此，光伏和光熱發(fā)電缺一不可。兩者的聯(lián)合利用可以為南非提供一個好的可再生能源解決方案來滿足其電力需求，在電網(wǎng)較為脆弱的高峰期提供低成本的穩(wěn)定電力。
為了最好地發(fā)揮這種潛力，REIPPPP第三輪招標對高峰期可調(diào)電力（16:30~21:30）的電價給出了更高的標準，是常規(guī)光伏電價的260%。這對光熱發(fā)電是一大利好，可以彌補其發(fā)電成本過高的缺陷。
但在晚間高峰期過后，光熱發(fā)電則不能獲得這一電價。即超過晚上9點30分之后發(fā)出的電力不能執(zhí)行該可調(diào)電價，這表明南非現(xiàn)在還沒有大規(guī)模地刺激基礎(chǔ)負荷的可再生能源電力的發(fā)展，因此對于光熱電站而言，目前也無需配置更大規(guī)模的昂貴的儲熱系統(tǒng)。南非當前中標的幾大光熱電站的儲熱時長都未超過6小時。
總之，南非電網(wǎng)當前正受壓于日益增加的需求，南非貌似已經(jīng)意識到了光熱發(fā)電的優(yōu)勢，開始增加這種更靈活的電力裝機，為此，南非能源部已經(jīng)宣布在2014年的3月份針對光熱發(fā)電項目進行一次特殊的招標（3B），雖然目前還沒有最終確定，這一信息已經(jīng)引起了政府的高度關(guān)注，光熱發(fā)電業(yè)界對此也表現(xiàn)積極。
注：本文所列出的相關(guān)數(shù)據(jù)無特殊說明外來自于加拿大可再生能源工程咨詢公司Groupe Reaction和CSP Today提供的分析數(shù)據(jù)。
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