CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：2月13日，Ivanpah光熱電站在加州正式投運，這再度引發(fā)了業(yè)內(nèi)對光熱發(fā)電項目的盈利能力、真實成本和電站效益的廣泛討論。有觀點認為，加州未來對大規(guī)模太陽能熱發(fā)電項目的開發(fā)存在較大不確定性，首要原因是因為光伏發(fā)電的低成本競爭。光伏在過去幾年內(nèi)在投資成本和度電成本上有很大程度的削減，對高成本的光熱發(fā)電帶來了沉重壓力。

　　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(jù)具體環(huán)境條件實現(xiàn)最優(yōu)化系統(tǒng)配置，電站收益將可以實現(xiàn)3倍甚至更多的收益。儲熱型光熱電站可以幫助電網(wǎng)實現(xiàn)靈活的電力可調(diào)性，而不僅僅是提供一種綠色電力來源，電網(wǎng)系統(tǒng)將因此而整體受益。

　　加州的可再生能源發(fā)電規(guī)劃目標是到2020年實現(xiàn)33%的總供電份額，到2030和2050年這一份額將增加更多。當(dāng)前加州正在向著這一目標逐步邁進，加州獨立電網(wǎng)系統(tǒng)運營商（CAISO）負責(zé)平衡加州電網(wǎng)的可再生能源供電比例，吸納更多的可再生能源電力上網(wǎng)，同時維護電網(wǎng)安全。這不是一個簡單的任務(wù)，因為幾乎所有可再生能源如風(fēng)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(diào)節(jié)來滿足電網(wǎng)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(wǎng)系統(tǒng)的靈活可調(diào)性，比如通過提高調(diào)峰電源裝機，增加后備電源，如旋轉(zhuǎn)備用容量，來保證發(fā)電和供電每一秒鐘的電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。在可再生能源電力占電網(wǎng)供電比例較少的時代，對電網(wǎng)調(diào)頻的需求也較小，通常采用增加抽水蓄能電站來實現(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻。而伴隨間歇性可再生能源電力越來越大規(guī)模的接入，對電網(wǎng)系統(tǒng)的壓力正變得越來越大，電網(wǎng)系統(tǒng)對可調(diào)性的要求也越來越高，而要保證這種調(diào)節(jié)需求所要付出的成本也愈加高昂。

　　這為光熱發(fā)電提供了一大用武之地，相對于光伏和風(fēng)電，光熱發(fā)電與其的最大不同，也是最大優(yōu)勢在于其電力生產(chǎn)方式的不同，光熱發(fā)電通過收集太陽熱能加熱水產(chǎn)出過熱蒸汽來驅(qū)動汽輪機發(fā)電，其原理與常規(guī)火電類似，不同之處在于光熱發(fā)電的能量來源是太陽而非傳統(tǒng)化石能源。這也意味著光熱發(fā)電是一種可以與傳統(tǒng)火電相媲美的優(yōu)質(zhì)電能。熱能的存儲可以通過熔鹽儲熱實現(xiàn)，熔鹽儲熱可以以可接受的合理成本進行商業(yè)化應(yīng)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(dān)起傳統(tǒng)電站的調(diào)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(fā)電計劃，稱之為日前市場）、提供輔助性服務(wù)如充當(dāng)后備電源幫助電網(wǎng)調(diào)頻？其電力生產(chǎn)成本如何？這又將對加州電網(wǎng)的控制調(diào)節(jié)產(chǎn)生什么影響?其收益又是如何？電站運營方需要什么樣的設(shè)計方案？

　　為探究這些問題，找到電站設(shè)計和運行的具體方案來最大化電站收益和系統(tǒng)營收，從電網(wǎng)和電站每小時的動態(tài)情況到未來電力情景的設(shè)計生產(chǎn)成本模型，我們需要一套整體建模方法。直到最近，這種專業(yè)性的分析一直十分缺乏，DNVGL正在幫助加州能源委員會進行的此項研究將彌補這一缺憾。通過量化這些收益，將可以為Ivanpah電站之后更多的儲熱型光熱電站在加州的開發(fā)打下理論基礎(chǔ)。

　　DNVGL目前的研究還在進行中，當(dāng)前其已經(jīng)得出的結(jié)論是：在日前市場，帶6小時儲熱系統(tǒng)的光熱發(fā)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(tǒng)的光熱發(fā)電站的收益可增加27%。

　　將汽輪機的容量設(shè)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(wǎng)調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用等功能，效益更加明顯。2~4小時的儲熱時長設(shè)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(shù)（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(yīng)是作為調(diào)頻電源，參與日前市場交易，作為旋轉(zhuǎn)備用容量。

　　另外，這種配置可以增加系統(tǒng)成本的靈活性，換句話說，這是為電網(wǎng)系統(tǒng)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(xiàn)需要大功率的汽輪機和合適的儲熱容量設(shè)計。對于太陽島而言，其通過數(shù)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(wǎng)系統(tǒng)作為一個整體將受益于儲熱型光熱電站的可調(diào)性、靈活性。按可再生能源占比33%的規(guī)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(diào)峰機組削減電力生產(chǎn)成本（可削減3%）；通過更小的電網(wǎng)系統(tǒng)變化來降低后備容量（削減50%）；應(yīng)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(zhuǎn)備用電機附加額外的慣量提升電網(wǎng)穩(wěn)定性。

　　加州電網(wǎng)系統(tǒng)要達到33%的可再生能源供電比例，需要采用上述方案來應(yīng)對由此帶來的電網(wǎng)不穩(wěn)定性，加州需要一個靈活的、強健的能夠經(jīng)受考驗的電網(wǎng)系統(tǒng)，這就是加州未來繼續(xù)開發(fā)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(wǎng)輔助設(shè)備，為構(gòu)建靈活可調(diào)的電網(wǎng)系統(tǒng)作出貢獻，那么未來對光熱電站的開發(fā)就不會僅僅因成本過高而停滯。

注：本文原文源自DNVGL，閱讀英文版原文請點擊：原文