在黨的(de)百年華誕前夕,屹立在中國西北(běi)的(de)儲能型太陽能光(guāng)熱(rè)電站,紛紛以精密的(de)控制技術,在追光(guāng)逐日的(de)鏡場(chǎng)中,拼出巨幅标語,慶祝中國共産黨成立100周年。時(shí)值仲夏,一排排整齊的(de)反射鏡在明(míng)豔的(de)驕陽下(xià),呈現出黨徽圖案以及“建黨百年光(guāng)熱(rè)獻禮”等字樣,顯得(de)蔚爲壯觀。在獻禮百年的(de)同時(shí),這(zhè)些光(guāng)熱(rè)電站正在以清潔、穩定的(de)電力,支持著(zhe)我國能源轉型的(de)進程。
日前,記者實地考察了(le)位于内蒙古烏拉特中旗及青海德令哈市的(de)兩座商業化(huà)運營的(de)太陽能熱(rè)發電站,探尋太陽能“熱(rè)”的(de)真正奧秘。
大(dà)有可(kě)爲 支撐電力系統安全穩定運行
當前,我國正加速構建“以新能源爲主體的(de)新型電力系統”,作爲一種清潔電力以及有效解決新能源發電波動性問題的(de)成熟路徑,太陽能熱(rè)發電(光(guāng)熱(rè)發電)将扮演重要角色。
在内蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市東北(běi)部,目前國内最大(dà)的(de)槽式光(guāng)熱(rè)電站——中核龍騰内蒙古烏拉特100MW槽式光(guāng)熱(rè)示範電站(簡稱“烏拉特項目”)就建設于此。
烏拉特項目年發電量達到約3.92億千瓦時(shí),每年可(kě)節省标煤12萬噸、減排二氧化(huà)碳30萬噸。常州龍騰光(guāng)熱(rè)科技股份有限公司總經理(lǐ)俞科接受記者采訪時(shí)介紹,“由于蒙西電網具有結構性缺電的(de)特點,每天下(xià)午6點到晚上10點左右會出現晚高(gāo)峰結構性缺電,而烏拉特項目的(de)投運爲緩解地區(qū)結構性缺電發揮了(le)很大(dà)作用(yòng)。”
構建以新能源爲主體的(de)新型電力系統,是我國實現碳達峰、碳中和(hé)的(de)重要抓手,但同時(shí)也(yě)面臨諸多(duō)挑戰。電力規劃設計總院高(gāo)級顧問孫銳指出,光(guāng)伏發電和(hé)風力發電受到氣象條件制約,發電功率具有間歇性、波動性和(hé)随機性,對(duì)電力系統的(de)安全性和(hé)供電可(kě)靠性造成了(le)重大(dà)挑戰。他(tā)認爲,要構建新型的(de)電力系統,對(duì)儲能容量的(de)需求是巨大(dà)的(de),同時(shí)還(hái)需要更多(duō)的(de)具有交流同步發電機特性的(de)靈活調節電源。
“電力系統的(de)運行,需要連續、穩定的(de)電源作爲支撐。”浙江中控太陽能技術有限公司董事長(cháng)金建祥表示,太陽能熱(rè)發電由于自帶大(dà)規模、低成本、安全環保的(de)儲能系統,能夠實現自身的(de)平穩發電,可(kě)替代火電成爲電力系統的(de)基荷電源。以中控德令哈50MW塔式熔鹽儲能太陽能熱(rè)發電項目爲例(配置7小時(shí)儲能),在2020年2月(yuè)1日~2月(yuè)13日期間,實現了(le)機組292.8小時(shí)的(de)連續、不間斷穩定運行。光(guāng)熱(rè)電站通(tōng)過配置更大(dà)容量的(de)儲能系統,還(hái)可(kě)進一步提高(gāo)不間斷運行的(de)時(shí)長(cháng)。
俞科告訴記者,太陽能熱(rè)發電機組配置儲熱(rè)系統,發電功率穩定可(kě)靠,可(kě)實現24小時(shí)連續穩定發電,可(kě)替代燃煤電站作爲基礎負荷,提高(gāo)風電、光(guāng)伏等間歇性可(kě)再生能源消納比例,并可(kě)作爲離網系統的(de)基礎負荷電源;同時(shí),機組啓動時(shí)間、負荷調節範圍等性能優于燃煤機組,可(kě)深度參與電網調峰,保證電網及電源的(de)高(gāo)效利用(yòng);此外,太陽能熱(rè)發電還(hái)可(kě)根據電網用(yòng)電負荷的(de)需要,參與電力系統的(de)一次調頻(pín)和(hé)二次調頻(pín),确保電網頻(pín)率穩定,保證電網安全。
由于太陽能熱(rè)發電與生俱來(lái)的(de)“優勢”,其對(duì)電網的(de)“友好性”正逐漸得(de)到認可(kě)。國網能源研究院副院長(cháng)蔣莉萍日前指出,對(duì)于電力系統而言,太陽能熱(rè)發電是一個(gè)非常好的(de)技術,具有常規電源的(de)可(kě)調度性,同時(shí)又是清潔能源,是構建以新能源爲主的(de)新型電力系統的(de)一個(gè)重要支撐性技術,西部地區(qū)一定要珍惜當地太陽能熱(rè)發電的(de)資源。
對(duì)此,國家電網有限公司西北(běi)分(fēn)部規劃部副主任孫骁強指出,随著(zhe)我國雙碳戰略目标的(de)實施,新能源開發規模和(hé)開發節奏将進一步加快(kuài),現代電力系統正逐步向高(gāo)比例可(kě)再生能源和(hé)高(gāo)比例電力電子設備趨勢發展。在此背景下(xià),新能源發電機組與傳統同步發電機有重大(dà)區(qū)别,其出力的(de)波動性及機組對(duì)電網的(de)弱支撐性,對(duì)電網确保電力電量供應及電力系統的(de)安全都帶來(lái)了(le)挑戰。
以新能源爲主體的(de)新型電力系統,其自身發展與重構需要圍繞兩大(dà)方面來(lái)解決一些關鍵問題,一方面是以高(gāo)比例可(kě)再生能源确保電力電量供應,需要重點解決可(kě)靠替代火電、調峰能力提升、可(kě)再生電源發電量占比提高(gāo)的(de)問題;另一方面是電力系統安全,需要重點保障頻(pín)率安全、電壓安全、功角穩定。孫骁強表示,“光(guāng)熱(rè)電站固有的(de)特點,使其同時(shí)具備解決這(zhè)兩大(dà)方面問題的(de)能力,在支撐新型電力系統安全穩定運行及确保供電方面大(dà)有可(kě)爲。”
多(duō)重效益 推動西部經濟社會綜合發展
從青海省海西蒙古族藏族自治州德令哈市驅車向西,遼闊的(de)戈壁灘上,一座200米高(gāo)的(de)吸熱(rè)塔十分(fēn)顯眼,與四周環繞的(de)27,135台采光(guāng)面積共計542,700平方米的(de)光(guāng)熱(rè)定日鏡一起,構成一幅壯麗的(de)太陽能熱(rè)發電“景觀圖”。這(zhè)裏是國家首批太陽能熱(rè)發電示範項目之一的(de)青海中控德令哈50MW塔式熔鹽儲能光(guāng)熱(rè)電站,自2018年12月(yuè)30日成功并網發電以來(lái),電站運行表現優異,爲當地經濟社會發展和(hé)低碳轉型作出了(le)積極貢獻。
記者了(le)解到,近年來(lái),青海省堅持以新能源規模化(huà)開發爲重點,以100%清潔能源使用(yòng)爲目标,打造清潔能源建設、使用(yòng)和(hé)輸出全鏈條示範省。當前,該省在清潔能源發展方面已經走在全國前列,但進一步發展也(yě)面臨著(zhe)缺乏靈活可(kě)調的(de)支撐電源、本地消納負荷不足等挑戰。而通(tōng)過青海中控德令哈50MW光(guāng)熱(rè)電站的(de)建設,驗證了(le)在當地建設大(dà)規模熔鹽儲能光(guāng)熱(rè)電站的(de)可(kě)行性,未來(lái)可(kě)以将光(guāng)熱(rè)發電作爲當地的(de)支撐電源與調節電源,配套建設光(guāng)伏、風電,既可(kě)利用(yòng)現有特高(gāo)壓通(tōng)道外送,提高(gāo)現有通(tōng)道的(de)利用(yòng)率,也(yě)可(kě)爲新建外送通(tōng)道提供電力支持與穩定運行支撐。
從首批示範項目來(lái)看,太陽能熱(rè)發電不僅有助于清潔能源對(duì)傳統能源的(de)替代,還(hái)可(kě)促進當地經濟社會綜合發展以及生态環境的(de)改善。據金建祥介紹,青海中控德令哈50MW光(guāng)熱(rè)電站不僅促進了(le)當地清潔能源的(de)大(dà)規模、可(kě)持續開發,同時(shí)在促進當地經濟高(gāo)質量發展與産業升級、助力西部大(dà)開發等方面也(yě)發揮著(zhe)重要的(de)作用(yòng)。金建祥表示,青海中控德令哈50MW光(guāng)熱(rè)電站的(de)建設,直接帶動了(le)當地高(gāo)端機械制造(高(gāo)精度定日鏡支架)、化(huà)工材料(熔鹽)等多(duō)個(gè)産業的(de)發展,培養了(le)海西華彙、聯大(dà)化(huà)工等多(duō)家在行業内具備競争優勢的(de)當地企業,德令哈市更是提出了(le)“打造中國光(guāng)熱(rè)之都”的(de)發展願景。
在金建祥看來(lái),具備建設光(guāng)熱(rè)發電項目資源條件的(de)地區(qū)均在我國西部,光(guāng)熱(rè)發電項目的(de)投資強度高(gāo),建設光(guāng)熱(rè)發電項目可(kě)以通(tōng)過大(dà)量投資帶動當地經濟的(de)高(gāo)質量發展,促進西部大(dà)開發戰略的(de)實施。同時(shí),光(guāng)熱(rè)電站的(de)建設、運營不僅爲當地提供大(dà)量的(de)工作機會,提升當地就業水(shuǐ)平,助力鄉村(cūn)振興,還(hái)有利于改良、修複當地的(de)生态環境。他(tā)表示,“在項目建設期,沙丘就會被平整成平地,減少風沙;同時(shí)由于鏡場(chǎng)能阻擋風沙,可(kě)大(dà)大(dà)減緩地表風速,從而減少地表風沙的(de)流動、保護土壤免受侵蝕,一定程度上起到了(le)防風固沙的(de)作用(yòng);因爲陽光(guāng)被定日鏡反射,緻使鏡場(chǎng)内蒸發量明(míng)顯減少,再加上定日鏡用(yòng)少量水(shuǐ)清洗後,水(shuǐ)滲流入土壤,增加了(le)土壤濕度,爲植物(wù)生長(cháng)提供了(le)必要的(de)水(shuǐ)分(fēn),有利于植被恢複。”
對(duì)此,俞科表示認同。他(tā)指出,我國優質光(guāng)資源主要在西北(běi),通(tōng)過規模化(huà)建設太陽能光(guāng)熱(rè)電站,有利于擴大(dà)當地就業(光(guāng)熱(rè)電站就業人(rén)數是同等規模光(guāng)伏電站的(de)10倍)。以内蒙古烏拉特中旗導熱(rè)油槽式100MW光(guāng)熱(rè)發電項目爲例,3年建設期可(kě)帶動1000餘人(rén)就業,運營期可(kě)帶動200人(rén)就業,可(kě)明(míng)顯拉動西北(běi)地區(qū)經濟發展。在生态環境方面,俞科強調,光(guāng)熱(rè)電站大(dà)多(duō)建在荒漠化(huà)土地上,且光(guāng)熱(rè)發電具有逐時(shí)精确跟蹤太陽的(de)特性并建有防風牆,能夠降低項目場(chǎng)址的(de)蒸發量、減小風沙移動速度,有利于當地生态改善。
俞科認爲,将太陽能熱(rè)發電産業做(zuò)大(dà)做(zuò)強,可(kě)作爲推動傳統裝備制造業轉型升級和(hé)培育戰略新興産業的(de)重要抓手。他(tā)指出,太陽能熱(rè)發電産業首先能夠有效轉移鋼材、水(shuǐ)泥、玻璃等過剩産能,其設計制造電站所用(yòng)技術設備與傳統造船行業、火電行業具有技術同源性,有助于在我國能源轉型過程中幫助傳統産業鏈企業獲得(de)新生。同時(shí),太陽能熱(rè)發電能夠爲新能源、新材料、高(gāo)端裝備制造等戰略新興産業發展構建新的(de)增長(cháng)引擎,并有利于提升産業鏈各環節的(de)制造業和(hé)科技工業水(shuǐ)平。
存亡之際 行業持續發展亟須政策纾困
通(tōng)過首批示範項目的(de)建設投産,我國太陽能熱(rè)發電相關技術與産業均得(de)到快(kuài)速發展。但在業内看來(lái),我國太陽能熱(rè)發電産業目前仍處于初期發展階段,發電裝機規模仍然較小,作爲一種零碳排放的(de)可(kě)再生能源,整個(gè)行業仍存在諸多(duō)瓶頸。
金建祥表示,自2016年推出首批示範項目後,有關方面一直未明(míng)确光(guāng)熱(rè)發電下(xià)一步的(de)支持政策。光(guāng)熱(rè)發電的(de)價值還(hái)無法在現有電力市場(chǎng)機制下(xià)得(de)到合理(lǐ)體現。
面對(duì)太陽能熱(rè)發電發展瓶頸,金建祥建議(yì),在“十四五”規劃中,明(míng)确光(guāng)熱(rè)發電的(de)戰略定位,并規劃一定裝機容量,通(tōng)過規劃引導行業加大(dà)研發投入,适當擴大(dà)行業規模,推動光(guāng)熱(rè)發電成本的(de)逐步下(xià)降,并在一定期限内繼續給予光(guāng)熱(rè)發電一定的(de)補貼,給起步階段的(de)光(guāng)熱(rè)發電走向平價上網一個(gè)合理(lǐ)的(de)緩沖期。同時(shí),光(guāng)熱(rè)發電自帶大(dà)規模熔鹽儲能系統,完全可(kě)以在電力系統中承擔與抽水(shuǐ)蓄能電站同樣的(de)角色,建議(yì)參照(zhào)今年4月(yuè)發布的(de)《國家發展改革委關于進一步完善抽水(shuǐ)蓄能價格形成機制的(de)意見》中明(míng)确抽水(shuǐ)蓄能電站實行的(de)兩部制電價政策,落實儲能型光(guāng)熱(rè)電站的(de)價格形成機制,以體現光(guāng)熱(rè)發電的(de)獨特價值。此外,他(tā)還(hái)表示,“十四五”期間,在風電、光(guāng)伏裝機規模集中、比例迅速提高(gāo)的(de)地區(qū),可(kě)以布局建設一批“光(guāng)熱(rè)+光(guāng)伏/風電”多(duō)能互補示範項目,以光(guāng)熱(rè)發電作爲調峰手段,通(tōng)過多(duō)種能源的(de)有機整合和(hé)集成互補,緩解風光(guāng)消納問題,促進可(kě)再生能源高(gāo)比例應用(yòng)。
在俞科看來(lái),政策導向上應發揮光(guāng)熱(rè)發電的(de)調峰特性,引導“光(guāng)熱(rè)+光(guāng)伏/風電”的(de)可(kě)再生能源基地建設模式,深入推進源網荷儲和(hé)多(duō)能互補項目建設;完善跨區(qū)峰谷分(fēn)時(shí)電價政策,并将銷售電價模式向電源側傳導,體現光(guāng)熱(rè)發電的(de)基礎負荷和(hé)調峰價值,推動我國光(guāng)熱(rè)産業可(kě)持續發展。他(tā)還(hái)表示,通(tōng)過烏拉特項目的(de)示範,龍騰光(guāng)熱(rè)實現了(le)集熱(rè)設備的(de)完全國産化(huà)和(hé)進口替代,掌握了(le)關鍵核心技術,參與到國際标準的(de)制定。
作爲該項目設計、工程管理(lǐ)、調試、運維方的(de)中國船舶集團新能源有限公司,依托船舶動力系統的(de)設計、質量、裝備制造體系優勢,通(tōng)過科研創新,開展了(le)大(dà)量的(de)首台套研制、系統集成創新和(hé)結構優化(huà)等工作,已形成光(guāng)熱(rè)領域的(de)科研、設計、質量、工藝、供應鏈以及試驗驗證體系,并且中船新能成功将技術成果應用(yòng)于該項目,創造了(le)光(guāng)熱(rè)項目單日系統注油570噸的(de)世界記錄、單日注油38個(gè)集熱(rè)回路的(de)世界記錄、集熱(rè)場(chǎng)一次流量平衡調節精度的(de)世界記錄、全球首創太陽能化(huà)鹽實現220噸/小時(shí)的(de)最快(kuài)世界記錄(傳統天然氣化(huà)鹽約40噸/小時(shí)),攔截率、光(guāng)熱(rè)轉換效率等核心指标達到國際領先水(shuǐ)平。
業内人(rén)士普遍對(duì)後續國家光(guāng)熱(rè)政策支持非常期待,認爲這(zhè)将引導中國光(guāng)熱(rè)發電産業加速規模化(huà)降本、加快(kuài)科研創新和(hé)技術叠代,建立光(guāng)熱(rè)發電領域領先全球的(de)産業和(hé)技術優勢。