配置儲熱以削減光熱發(fā)電LCOE成本
發(fā)布者：CSPPLAZA | 來源：CSPPLAZA研究中心 | 0評論 | 6086查看 | 2015-03-08 11:49:00
CSPPLAZA研究中心：長期以來，人們普遍把光熱發(fā)電項(xiàng)目的儲熱系統(tǒng)看作是一項(xiàng)非常有意義的設(shè)置，但同時認(rèn)為其增加了光熱發(fā)電項(xiàng)目的整體投資成本。但現(xiàn)在，儲熱系統(tǒng)逐漸被人們看作是光熱發(fā)電與其它發(fā)電形式成本競爭力方面的主要體現(xiàn)。
IRENA（國際可再生能源機(jī)構(gòu))之前發(fā)布的《2014年可再生能源發(fā)電成本》報告指出，在世界許多地區(qū)，利用現(xiàn)有的各項(xiàng)技術(shù)，已使可再生能源發(fā)電成本達(dá)到或低于化石燃料發(fā)電的水平。對于光熱發(fā)電的擁躉們來說，IRENA發(fā)布的報告中一個有關(guān)可再生能源發(fā)電LCOE（平準(zhǔn)化電力成本）的圖表是必須要關(guān)注的，其中顯示了去年光熱發(fā)電項(xiàng)目的LCOE和其2025年預(yù)測將達(dá)到的水平，這兩個LCOE的對比是令人吃驚的。
圖：IRENA發(fā)布的2014和2025年各種可再生能源技術(shù)的LCOE對比
如圖顯示，在2014年以槽式光熱電站和塔式光熱電站為主的光熱發(fā)電的LCOE相比離網(wǎng)風(fēng)電、生物質(zhì)能源和部分入網(wǎng)光伏項(xiàng)目等其它可再生能源發(fā)電技術(shù)來說依然較高，但I(xiàn)RENA預(yù)測到2025年光熱發(fā)電的LCOE將驟然下降。
IRENA的分析數(shù)據(jù)表明光熱發(fā)電技術(shù)的LCOE下降比例預(yù)計將超過其它任何一種可再生能源發(fā)電技術(shù)，預(yù)計其LCOE將突破至目前化石燃料發(fā)電的成本范圍。
但或許最令人注目的是IRENA認(rèn)為儲熱系統(tǒng)將主導(dǎo)光熱發(fā)電技術(shù)的成本下跌。
IRENA認(rèn)為，雖然目前不含儲熱系統(tǒng)的槽式光熱發(fā)電技術(shù)是光熱發(fā)電行業(yè)的主要選擇，同時到2025年預(yù)計其LCOE將會下降至0.15-0.2美元/KWh，但是“含儲熱系統(tǒng)的塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目的LCOE到2025年可能下降至0.11-0.16美元/KWh。”
這個結(jié)果將使塔式光熱發(fā)電技術(shù)能夠與化石燃料發(fā)電技術(shù)和包括海上風(fēng)電、并網(wǎng)光伏、水電和大多數(shù)形式的生物質(zhì)發(fā)電等其它可再生能源發(fā)電技術(shù)進(jìn)行競爭。
另外，儲熱系統(tǒng)也可以在一定程度上降低槽式光熱電站的LCOE，雖然相對塔式光熱電站來說影響程度要低一些。但是，值得注意的是，事實(shí)上人們認(rèn)為儲熱系統(tǒng)會增加光熱電站投資和抬高LCOE的看法也是最近幾年才出現(xiàn)的，儲熱技術(shù)的快速發(fā)展將使人們對于光熱發(fā)電的看法和態(tài)度迅速轉(zhuǎn)變。
容量因子
人們對于光熱發(fā)電技術(shù)的態(tài)度改變主要是認(rèn)識到增加儲熱系統(tǒng)的額外資本支出（cap-ex）和運(yùn)維費(fèi)用（op-ex）是可以轉(zhuǎn)化為提高電站容量因子的重要因素，進(jìn)而可以降低電站在運(yùn)行壽命期限內(nèi)的LCOE。
瑞典皇家理工學(xué)院光熱發(fā)電研發(fā)工程師Rafael Guédez承認(rèn)：“從投資角度來說，含儲熱系統(tǒng)的光熱發(fā)電項(xiàng)目的總體投資要比不含儲熱系統(tǒng)的光熱發(fā)電項(xiàng)目高很多。很明顯，你要增加更多的設(shè)備和儀器。但是，從LCOE角度來說，含儲熱系統(tǒng)的光熱電站要比不含儲熱的更低一些，因?yàn)楹瑑嵯到y(tǒng)的光熱電站能夠生產(chǎn)更多的電能，這些電能所獲得的收益增加要超過增加儲熱系統(tǒng)的投資費(fèi)用和運(yùn)維費(fèi)用。”
對于塔式光熱發(fā)電技術(shù)來說儲熱系統(tǒng)的作用要更明顯一些，因?yàn)閮嵯到y(tǒng)與塔式光熱電站的集成和電站運(yùn)維相對更容易一些。儲熱系統(tǒng)與槽式光熱電站的結(jié)合在設(shè)計方面目前存在的挑戰(zhàn)是：應(yīng)該將熔鹽直接用于傳儲熱介質(zhì)還是選擇傳統(tǒng)的以導(dǎo)熱油為傳熱介質(zhì)熔鹽作為儲熱介質(zhì)的技術(shù)路線。
塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目開發(fā)商SolarReserve公司的首席技術(shù)官Bill Gould表示：“如果你必須將儲熱系統(tǒng)與槽式光熱電站結(jié)合起來，需要增加油鹽換熱器、熔鹽罐、熔鹽泵、儀表等設(shè)備以及安裝費(fèi)用，同時整個光熱電站將形成一個很大的三角循環(huán)系統(tǒng)。”
Bill Gould補(bǔ)充道：“當(dāng)使用熔鹽作為傳熱介質(zhì)時，每MWh需要約1km左右的輸送管道。所以一個50MW的光熱電站將建設(shè)50km左右的輸送管道，而且所有管道是水平的，你要考慮這些介質(zhì)的排凈問題。而且電站將會有很多的旋轉(zhuǎn)接頭和輸送軟管，而熔鹽通過很微小的縫隙就會泄漏，所以所有輸送管路都存在熔鹽泄露的潛在風(fēng)險。”
塔式電站
相比槽式電站，塔式光熱電站與儲熱系統(tǒng)結(jié)合方面的困難要少一些。Bill Gould表示：“假如一個塔式光熱電站上塔的管道有200米，下塔的管道也是200米，然后再加上往返熱交換器的200多米，整個電站約有600米管道，但是所有管道幾乎都是垂直的，所以介質(zhì)可以利用自身重力自動排出。”
不過很明顯儲熱系統(tǒng)對于任何光熱電站來說都有價值，而且它對于光熱電站LCOE下降方面的有益作用很可能還被低估了。
IRENA在《2014年可再生能源發(fā)電成本》報告中寫道：“很重要的一點(diǎn)是，在計算光熱電站LCOE時，我們假定所有輸出電能的價值是一樣的。然而事實(shí)并非如此，一般來說儲熱時長更長的光熱電站在捕獲峰值供電從而提高供電效益方面會更加靈活。”
舉例來說，IRENA指出當(dāng)把含有儲熱系統(tǒng)的光熱電站與美國科羅拉多州和懷俄明州的電力系統(tǒng)并網(wǎng)之后，光熱電站比其它可提供平滑電力的發(fā)電裝置創(chuàng)造的價值要高26-41%。
對于光熱發(fā)電來說，這些似乎都是好消息。但I(xiàn)RENA的預(yù)測對于光熱發(fā)電還有一個重要的警告。
IRENA表示：“降低光熱電站的LCOE將在很大程度上決定是否能夠成功改善當(dāng)前的光熱行業(yè)投資環(huán)境和長期穩(wěn)定的政府支持政策的出臺，因?yàn)檫@是光熱發(fā)電項(xiàng)目得到廣泛規(guī)劃部署和吸引投資的基礎(chǔ)條件。”
目前，在可再生能源項(xiàng)目合同簽署時對于是否重視和建設(shè)儲熱系統(tǒng)仍然存在一些挑戰(zhàn)。事實(shí)上現(xiàn)在光熱行業(yè)業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)識到了儲熱系統(tǒng)的重大價值，需要做的是讓其它相關(guān)領(lǐng)域的人們也認(rèn)識到這一點(diǎn)。
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