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新型电力系统 光热发电不能缺席

光热发电  来源:CSPFocus光热发电资讯  作者:安栋平  2021/7/16 16:24:35  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:光热发电护航新型电力系统

——光热电站调节电网平衡价值凸显

在碳达峰、碳中和目标的引领下,我国可再生能源大规模开发利用的时代即将到来。与此同时,作为有效解决风电、光伏发电的波动性和消纳问题的成熟路径,光热发电(也称“太阳能热发电”)的重要性也在逐渐凸显。在构建“以新能源为主体的新型电力系统”的过程中,对电网具有先天友好性的光热发电,或将扮演重要角色。

(来源:微信公众号”CSPFocus光热发电资讯“ID:cspfocus)

日前,记者走进青海中控德令哈50兆瓦塔式熔盐储能光热电站和中核龙腾内蒙古乌拉特100兆瓦槽式光热示范电站,探寻储热型光热电站在支撑和调节电网平衡方面所创造的价值。

可以储能的太阳能发电

驱车行驶在海拔三千多米的青海省海西州德令哈市,一望无际的戈壁荒滩,阳光刺眼。“德令哈”在蒙语中被称为“金色世界”。这里年均日照时数达3500小时以上,年均太阳辐射量达7000兆焦/平方米,正是天赐的太阳能资源让这里的辽阔荒野有了新的生机与活力。

在青海中控德令哈50兆瓦塔式熔盐储能光热电站,由27135台光热定日镜组成的巨大 “银色向日葵”绝美绽放,中间是一座高200米的吸热塔,聚集着这里采光面积共计542700平方米的热量。与光伏发电的不同之处在于,光热发电不仅可以利用太阳能发电,还可以储能。

浙江中控太阳能技术有限公司董事长金建祥告诉记者,电力系统的运行,需要连续、稳定的电源作为支撑。太阳能热发电由于自带大规模、低成本、安全环保的储能系统,能够实现自身的平稳发电,可替代火电成为电力系统的基荷电源。以中控德令哈50兆瓦塔式熔盐储能太阳能热发电项目为例(配置7小时储能),在2020年2月1日至2月13日期间,实现了机组292.8小时的连续、不间断稳定运行。光热电站通过配置更大容量的储能系统,还可进一步提高不间断运行的时长。

“光热采用的熔盐储能非常安全且资源丰富,同时,热储能的寿命非常长,可以跟抽水蓄能媲美。”金建祥表示,目前电池储能的完整充放电次数在1000次左右,而熔盐储能是物理变化过程,寿命是无限长的。

自带调峰的新能源

在内蒙古自治区巴彦淖尔市东北部的草原上,中核龙腾内蒙古乌拉特100兆瓦槽式光热示范电站异常醒目,一排排整齐的反射镜矗立在骄阳下,吸收着太阳的热量。这里是国家首批光热示范项目中单体规模最大、储热时长最长的槽式光热发电项目,由中国船舶集团新能源有限责任公司设计、建设、调试和运维。

数据显示,目前,乌拉特中旗项目年发电量达到约3.92亿千瓦时,每年可节省标煤12万吨、减排二氧化碳30万吨。

“蒙西电网具有结构性缺电的特点,每天下午6点到晚上10点左右会出现晚高峰结构性缺电,这个项目投运为缓解地区结构性缺电发挥了很大作用。”常州龙腾光热科技股份有限公司总经理俞科表示,由于太阳能热发电与生俱来的“优势”,其对电网的“友好性”正逐渐得到认可。

俞科分析表示,太阳能热发电机组配置储热系统,发电功率稳定可靠,可实现24小时连续稳定发电,可替代燃煤电站作为基础负荷,提高风电、光伏等间歇性可再生能源消纳比例,并可作为离网系统的基础负荷电源;机组启动时间、负荷调节范围等性能优于燃煤机组,可深度参与电网调峰,保证电网及电源的高效利用;太阳能热发电还可根据电网用电负荷的需要,参与电力系统的一次调频和二次调频,确保电网频率稳定,保证电网安全。

电力规划设计总院高级顾问孙锐在接受记者采访时表示,储热型光热发电是集发电与储能为一体的太阳能发电方式,具有发电功率稳定可靠、调节灵活的特性,既可以替代煤电机组在新型电力系统中承担基荷、调峰、调频,也可以像抽水蓄能那样作为电网侧的储能电站发挥作用。

以新能源促进新能源消纳

“随着新能源装机的增大,其功率波动将进一步增大,2019年,国家电网公司经营区新能源日最大功率波动达1.07亿千瓦,占其装机的31%,根据相关机构研究,预估2060年全国范围内新能源日内最大功率波动将超过16亿千瓦,超过当年火电、水电、核电等常规电源总装机容量,仅靠常规电源调节难以应对新能源日内功率波动,新能源消纳面临巨大挑战。”国家电网有限公司西北分部规划部副主任孙骁强告诉记者,未来我国新能源发展规模持续扩大,而灵活调节电源占比低,电力系统调峰调节能力严重不足。

据孙骁强介绍,太阳能热电站自带储能功能,可以做到像气电一样的启停调峰,连续发电的最小出力可以降至20%,优于煤电的40%,每分钟调节速率达到额定出力的3%~4%,约是常规煤电机组的2倍,汽轮机的启动时间仅20~60分钟,仅为常规煤电机组的1/3~1/4,作为自带调峰的新能源调节性能优越,可以与光伏、风电充分互补运行,实现“以新能源调节新能源”“以新能源促进新能源消纳”。

孙锐对此也表示,太阳能年法向直接辐射量高于每平方米1700千瓦时的地区都可以建设光热电站,恰好这些地区大部分是戈壁、沙漠,具有广袤的未利用土地资源。主要地区包括青海省海西州、新疆自治区的哈密地区、甘肃省的酒泉地区、内蒙古自治区的西部地区。这些地区也是我国风电和光伏发电的集中区域,对电网侧储能电站容量的需求时非常大的。按照市场需求和资源条件,2030年储热型光热电站装机容量可以实现1亿~2亿千瓦,2050年可以实现5亿~6亿千瓦。

除此之外,太阳能热发电产业做大做强,或可作为推动传统装备制造业转型升级和培育战略新兴产业的重要抓手。“青海中控德令哈50兆瓦光热电站的建设,直接带动了当地高端机械制造,例如高精度定日镜支架,化工材料例如熔盐等多个产业的发展,培养了海西华汇、联大化工等多家在行业内具备竞争优势的当地企业,德令哈市更是提出了‘打造中国光热之都’的发展愿景。”金建祥介绍道。

不过,据记者了解,从我国目前的装机容量来看,太阳能热发电的发展明显不足,现有的市场无法满足“双碳”目标下应可再生能源加速发展而带来的需求,进入“十四五”发展阶段,行业发展仍需政策纾困。

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