日前，在由中國電力工程顧問集團西北電力設計院有限公司、國家太陽能光熱產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺共同主辦、首航高科能源技術股份有限公司聯(lián)合主辦的2022中國風光熱互補新能源基地開發(fā)大會上，國網山西省電力公司調度控制中心教授級高級工程師趙俊屹就《光熱發(fā)電與新型儲能應用于電網的功能差異》作了主題報告。

圖：趙俊屹作主題發(fā)言

趙俊屹表示，光熱發(fā)電是一種發(fā)電技術，其本質是具有優(yōu)質調節(jié)能力的發(fā)電工藝和設備。具有清潔綠色屬性的同時，還具有較寬泛的有功、無功功率調節(jié)和慣量支撐能力。不但是清潔綠色低碳電力“發(fā)生器”，同時也是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠的輔助服務“調節(jié)器”和“穩(wěn)定器”，加配儲熱系統(tǒng)后又具備“存儲器”特質。

而電池等新型儲能是有著超級調節(jié)性能的用電負荷類技術設備，是實現電力電能時空解耦的調節(jié)性用能技術工藝。因工藝及裝備技術差別而種類繁多，鋰電液流、飛輪、空壓、超級電容等。布置建造靈活、便捷、周期短的建設優(yōu)勢、有快速、精準、多頻次的調節(jié)優(yōu)勢，屬于電力系統(tǒng)中的“調節(jié)器”。新型儲能又分功率型和能量型，只有電化學、空壓等部分能量型儲能具有小時級“存儲器”特性。

“光熱發(fā)電機組是在弱連接的、高電力電子化（風光電）接入的電網系統(tǒng)里的一個重要的系統(tǒng)性支撐，不單單是點上的支撐，更能擔負起系統(tǒng)性支撐作用?！?/p>

趙俊屹提出，建議在西北大風光基地系統(tǒng)中可以多配一些光熱，雖然現在看不到它的經濟性，但隨著風光比例進一步提高、在電力市場環(huán)境中，光熱獨特的優(yōu)秀特質一定會得到市場認可，為投資人獲取豐厚回報。事實上三年前我們也看不到光熱發(fā)電調峰的經濟性，但現在參加現貨交易市場的經濟性正在顯現，并被更多業(yè)內同仁認知和接受。

更多精彩內容，請閱讀下面刊出的趙俊屹的演講全文：

趙俊屹：我來自國家電網山西電力公司。

今天的課題是一個命題作文，叫光熱和儲能的區(qū)別，區(qū)別我們聚焦在它們對于電網和電力系統(tǒng)的差異上，一共分為四個部分：

第一、前言。

第二、新型電力系統(tǒng)的特質。

第三、光熱發(fā)電與電池等新型儲能的區(qū)別。

第四、結束語。

我們知道，“十三五”時期新能源產業(yè)經歷了飛速發(fā)展，但“十四五”的開端之年一直到2030和2060年將面臨更飛速的跨越式發(fā)展。

用四句話概括我們面臨的形勢和任務：

一是“雙碳”目標，既是中國對國際社會的承諾，同時也是我們國家高質量可持續(xù)發(fā)展的一個必然選擇；既有外部的壓力，也有內在動力。

二是在雙碳目標下，“能源革命”不但是國民經濟發(fā)展的基礎戰(zhàn)略，也是引導社會民生進步的基本動力。

我們要強調”四個革命“首先要從消費革命說起，要改變粗放的、低效的、高耗能的能源消費習慣和理念，這是最最關鍵的一個革命，這是涉及在座以及社會上每一個人的革命；然后才是能源供給革命，技術革命乃至于國家層面的體制革命。四個革命構建了國家內部能源體系從生產到最后的消費，從技術到裝備，從物理到管理，多層面的立體交叉的能源構架的革命，一個合作又拓展了命運共同體下是全球能源發(fā)展形態(tài)。

三是在能源革命里，電力系統(tǒng)轉型是主戰(zhàn)場，它不但是能源革命的主戰(zhàn)場，更是第四次工業(yè)革命的發(fā)動機。

我們國家如果要實現百年之夢，一定要走入世界引領的行列這就要借助第四次工業(yè)革命，而新型電力系統(tǒng)是工業(yè)革命的基礎、是發(fā)動機。

簡單來看幾個數字，到2060年全社會用電量將達15萬億千瓦時。截止到去年年底，2021年全社會總的用電量才8.3萬億，也就是要用40年的時間讓它翻一番。在這40年的“達峰”再“中和”，將摒棄化石能源而改用可再生綠色清潔能源，將粗放低效高耗重污染的發(fā)展方式轉變到清潔低碳、安全高效的發(fā)展模式。據預測：屆時全國總裝機容量達到80億千瓦，現在是24.5億千瓦，將達到翻兩番的概念，并且可再生清潔能源占比將達到60%。簡單的數字下面隱含著巨大的內質差異。

四是：新能源為主導的新型電力系統(tǒng)前景廣闊美好，任務艱巨復雜，電力系統(tǒng)將由原有的化石能源為主，交流同步的大電網，逐步發(fā)展成新能源為主的、的統(tǒng)一交流大電網為主的、交直流混聯(lián)、甚至混配混供混用的，局部微網補充的新型電力系統(tǒng)。從內在機理到外在形態(tài)、從裝備技術到管理機制、從物的基礎到體制的構架，均引起深層次的大變革。最終會導致社會用能理念和習慣的轉變、導致荷隨源動的以供定用的能源供銷新形態(tài),影響文明社會發(fā)展走向。

新型電力系統(tǒng)目標為清潔低碳、安全高效。是以新能源為主，交直流共存，荷隨源動。

二、新型電力系統(tǒng)特質。

我們按其基本屬性來劃分其特質，第一是資源的屬性，資源的屬性導致風光資源具有間歇性，波動性，甚至部分的反調性，還有預測精度的適用性。

第二是技術和工藝的屬性，交直流互換變流，大量變流、補償、平抑技術和過程，電力電子化設備的接入，改變著原本交流同步電力系統(tǒng)內在機理，影響著發(fā)到供、供到用的整個過程的品質和穩(wěn)定。

第三是裝備屬性，弱資源的廣域收集，形成點多面廣、中低壓電源涌現的局面，尤其近負荷端電力電子設備的入網，更是在組織體制、運營機制、主體管理，質量治理、可靠性和經濟性保障都在發(fā)生根本性變化。

總結起來，新能源技術工藝屬性---電力電子化將帶來安全性挑戰(zhàn)，具體有以下四方面：1、系統(tǒng)慣量降低、電源支撐能力弱；2、穩(wěn)定特性復雜、機理變化、安控策略配置難；3、寬頻振蕩現象相繼出現,危害設備安全和電網運行安全；4、單體容量小、數量多,調控運行復雜。

還可以從其他不同的維度梳理出新能源蓬勃發(fā)展過程中的新變化，他具有“新、快、多、散、變----”多種特色，不一而論。

新能源發(fā)展到規(guī)模化后，最應關注的應該就系統(tǒng)性問題，調峰的問題被社會面普遍而簡單重點關注后，電壓支撐、頻率支撐和慣量支撐，這些從根本上動搖電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定和可靠持續(xù)供電的內在基礎性問題大多留給傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)人、尤其是電力系統(tǒng)設計、運營、管理者們。具體來說就是整個電力系統(tǒng)有頻率穩(wěn)定，電壓穩(wěn)定，功角穩(wěn)定，到了刻不容緩必須面對的時候了。

在西北電網，頻率電壓是我們很早就意識到的問題，一直在加強無功支撐，隨后加強一次、二次調頻，但是功角穩(wěn)定是需要慣量來保證的，這個電力電子設備是很難做到的。在電力系統(tǒng)物理層面上，這個差異會對電力系統(tǒng)帶來比較大的危害，是潛在的威脅和隱患。西北是全國新能源發(fā)展的一個先行地，風電光伏的占比和發(fā)展的歷程都相對超前，也經歷過全國最大的新能源系統(tǒng)性故障，通過這些故障和事故也歷練了大家分析認知新型電力系統(tǒng)的能力和應對的技術手段。

電力系統(tǒng)要達到穩(wěn)定運行，要有三道防線的保護，目前這三道防線已經受到了很嚴重的挑戰(zhàn)。

以上核心問題以外，新能源生產組織大眾化、市場組織設計復雜，也會對電力系統(tǒng)現有管理帶來基礎性的影響，主要有以下四方面體現：

1、小規(guī)模、低投入、簡便化的項目單元，導致參與者眾；

2、參與主體紛紜繁多，良莠不齊、經營方式多樣化；

3、市場訴求及交易品種多樣化，理念規(guī)則多元化、須兼顧各方利益；

4、輔助服務市場急速擴大，免費基本的輔助服務嚴重不足且逐漸減少。

我們小結前面的問題，新型電力系統(tǒng)不但需要調節(jié)資源，更需要穩(wěn)定資源；不但需要小時級的調峰，更需要日、周、旬級備用；調節(jié)能力不但要“快、準、靈”、還要“簡、廉、穩(wěn)”。

第三、光熱發(fā)電與電池等新型儲能的區(qū)別。

第一個差別，一個是發(fā)電設備，一個是用電設備。

光熱發(fā)電是一種發(fā)電技術，其本質是具有優(yōu)質調節(jié)能力的發(fā)電工藝和設備。具有清潔綠色屬性的同時，還具有較寬泛的有功功率調節(jié)能力。不但是清潔綠色低碳電力“發(fā)生器”，同時也是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠的“穩(wěn)定器”、優(yōu)質輔助服務的“調節(jié)器”和穩(wěn)定廉價長時的“存儲器”。

新型儲能是具有優(yōu)良性能的調節(jié)器，但歸根結底是一個用電負荷，本質是消耗電能的負荷。而光熱是非常優(yōu)質的發(fā)電設備，帶有穩(wěn)定性、調節(jié)性和存儲性能的發(fā)電器，要把這個觀念樹立起來。

而鋰電池為代表的的新型儲能是有著超級調節(jié)性能的用電負荷類技術設備，是實現電力電能時空解耦的調節(jié)性用能技術工藝。屬于電力系統(tǒng)“快、準、靈”的“調節(jié)器”。因工藝及裝備技術差別而種類繁多，鋰電、鈉電、全釩液流、飛輪、空壓、超級電容等等。有快速、精準、多頻次的調節(jié)優(yōu)勢。

由于布置建造靈活、便捷、建設周期短的建設優(yōu)勢而被技術發(fā)展的新能源視為解危濟困的“好幫手”，但由于新材料、新工藝、新模式需求等諸多新問題，而“躊躇徘徊”于電力系統(tǒng)“門前”，呼聲甚高，行動遲緩。

在此前儲能論壇上我們多次講過，新型儲能是一種調節(jié)器，它和變壓器、變流器、調相機等是一種改變電能品質或者存在方式的工藝手段；它不是發(fā)生器，不應該人云亦云“風光水火儲”盲從地認為他是發(fā)電設備；同時也不宜是存儲器，存儲性能不如調節(jié)性能，它可以短時存儲，但在電力系統(tǒng)中日前存儲的話，其經濟性和價值就體現不出來了。（就像抽蓄機組一樣，它期初是用于應急保障的，如果存著不動價值就體現不了。所以，誕生了兩部制電價。2004年、2005年我們參與了國家兩部制電價的討論，當時確實有阻力，但是出于發(fā)展特高壓，發(fā)展直流系統(tǒng)的前提下，批準上抽水蓄能，而它的電價要走出兩部制來。）

第二個差別：一個是慣量機械同步發(fā)電設備，一個是電力電子變流轉換的異步設備。

光熱發(fā)電是常規(guī)同步發(fā)電技術，產出三相正玄波的交流型電力電能，是現行交流同步大電網的原生態(tài)電源；它是非常優(yōu)質的同步機，屬于熱電機組，綠色可再生資源利用，而且調節(jié)性優(yōu)于火電；它要適應晝夜的啟停，其調節(jié)的范圍、靈敏性都要優(yōu)于火電機組。熱力汽輪機組天然具備轉動慣量屬性。

新型儲能大多是經電力電子器件換流整形，在交直流之間不斷轉換加以利用和調節(jié)，根本屬性于電力電子器件型轉換工藝設備。雖然有精準調節(jié)，快速反應和頻繁動作的特性，但是它只是一個調節(jié)器，是新型儲能的交直流轉換以后的工藝設備，深層次上有別于交流同步發(fā)電技術，容易出現電壓、頻率、慣量上的失和甚至失調。

第三個差別：自覺自動部分自愿的服務和有償控制服務的差別。

光熱發(fā)電可以提供自覺自動自愿的調頻、調壓和基本調峰服務，是附帶的優(yōu)質廉價服務，同時具備寬幅長時深度調峰，調相、備用應急功能，系統(tǒng)需要時可以在此基礎上深度調節(jié)，有償服務?；究梢宰龅阶杂X自覺自動維持系統(tǒng)穩(wěn)定，調頻調壓功能完備、性能優(yōu)越、成熟高效、穩(wěn)定可靠。

新型儲能多大是轉變成交流的直流型電力電能，是電力電子型元器件構成、邏輯策略控制下的人造交流形態(tài)并入電網，須通過數據采集分析、邏輯判斷、信息通訊、智能控制等技術手段實現調節(jié)影響著傳統(tǒng)的工頻系統(tǒng)的基因，構成深層次性能品質的挑戰(zhàn)。

剛才中控可勝徐能總裁講了，他們的光熱電站可以達到全月不停機，這是一種非常好的運營狀態(tài)，不管大負荷還是小負荷，高峰點還是低谷點，能夠全天候運行，這個運行狀態(tài)為電力系統(tǒng)整體運行提供了很好的電壓、頻率和慣量支撐，尤其在系統(tǒng)用電低谷時期以及高風高光時期，往往是發(fā)生故障高發(fā)區(qū)的時間段，為整個弱聯(lián)區(qū)域電網系統(tǒng)起到了安全穩(wěn)定支撐。

反例就是多年來大量風光接入以后，西北電網發(fā)生的一些系統(tǒng)性故障。國內外電網多次發(fā)現發(fā)生諧波型振蕩，就是大規(guī)模風電光伏等電力電子器件介入后改變了系統(tǒng)基本形態(tài)品質所致，這一直成為新型電力系統(tǒng)重要研究克服課題。新型儲能尤其電化學儲能逐步規(guī)?；l(fā)展，勢必加重和更復雜交流同步電力系統(tǒng)內在機理，大量投資投入的同時、使得系統(tǒng)更加復雜多元，不能排除在轉換、傳輸、應用等諸環(huán)節(jié)出現新挑戰(zhàn)性課題。這引起了我們的重視，也加大了研究投入，我們也在積極的調整策略，調整路線。

第四個是長時儲能與短時儲能的差異。

光熱發(fā)電天生‘光電解耦’，中間的聚熱換熱環(huán)節(jié)在增加儲熱環(huán)節(jié)后，在長時儲能上有非常好的優(yōu)勢。第一安全，第二資源相對充裕，而且可以重復利用，長期利用。第三比較經濟，尤其長時間儲熱損耗低。熔鹽儲熱是非常經濟的，要比電化學衰減少得多，適合長時儲能。

利用儲罐保溫的光熱系統(tǒng)的衰減很小，不但安全，可靠，而且經濟，這就是長時與短時的問題，在這幾個方向，對于電力系統(tǒng)來說光熱有得天獨厚的優(yōu)勢。而電化學衰減率一充一放就在10%以上，如果靜置長時儲能自衰減嚴重。我們知道筆記本手機等充滿電放著不用，過幾天就得重充。

第五是市場模式的差別。

光熱發(fā)電服務電力系統(tǒng)中場景及功能清晰成熟，幾乎可以參與所有電力市場交易品種，包括電量市場和輔助服務市場：而新型儲能尤其是鋰電儲能具備四象限調節(jié)功能，但各功能間相互關聯(lián)制約、應用場景繁多重疊，市場主體定位和參與機制多樣化，有待繼續(xù)研究探索；同時其市場主體定位困難，規(guī)則設計復雜，并且各類儲能工藝技術功能性能差異顯著，場景多元，很難在同一規(guī)則同一品種中兼顧周全，設計不當既不利于各類新型儲能優(yōu)勢發(fā)揮，也不利于公平競爭；此外，電力電子為主的新型儲能無功支撐于“一點”，轉動機械發(fā)電機組無功支撐于“一片”。

“發(fā)生器”的發(fā)電系統(tǒng)時時刻刻都在發(fā)，即可體現出它的價值和品質；“調節(jié)器”的新型儲能指望時時刻刻有調節(jié)場景，讓它調方能體現存在價值，但是至少目前的電力系統(tǒng)里不多有這樣適合的場景；所以，個別提法讓儲能在電力市場中以發(fā)電側的主體身份定位，既不利于它自身的價值體現，也影響著發(fā)電與儲能之間的公平競爭，使得整個電力系統(tǒng)的規(guī)則和交易機制出現了很多的障礙。

比如儲能要參與電量市場，低買高賣的交易后，其自身10%的損耗就需要給予特定優(yōu)惠政策、這對同樣參與電量市場的發(fā)電主體，甚覺不爽。最近國家能源局出了一個儲能扶持政策——以成本定補償原則，為了扶持新型儲能的起步發(fā)展，要給一個傾斜補償的辦法，讓它進電力市場來試驗發(fā)展。

其他方面的差別還在于光熱發(fā)電的天然解耦性，使其儲能靈活配置，同時容易實現熱電聯(lián)供，多能互聯(lián)。全壽命周期無系統(tǒng)性公害、無稀缺資源消耗、無后處理難題，適合長久持續(xù)發(fā)展。

但光熱發(fā)展初期的技術革新和完善仍有待持續(xù)提升，建設規(guī)模和初投資的制約也是其面臨困境的因素之一，相信后期都會得到改善。

今天，我看到一個可喜的現象，新型儲能在政策支持下得到了大的發(fā)展機會，光熱也自身價值被體現后得到業(yè)界認同和追捧，光熱的發(fā)展趨勢已經趨近于新型儲能，在當前規(guī)?；蠡亟ㄔO中已做作為配建的“配角”身份融入新能源規(guī)?；l(fā)展洪流，相信在投產運營后一定會轉身為基地的“大哥大”身份，發(fā)揮更加積極作用。在經歷“補貼促示范”時代和“配建”起步時代后，我們相信在不遠的未來，光熱一定會以“天生麗質”的自身優(yōu)質品質，在新型電力系統(tǒng)中贏得自身健康穩(wěn)定長久發(fā)展新時代、。

最后總結一下。

新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定需要加大光熱等慣量可調節(jié)綠色可再生發(fā)電工藝，光熱發(fā)電技術工藝是新型電力系統(tǒng)的安全保障基石，是為整個系統(tǒng)服務的能量和質量供應商，不是風光的配角。從規(guī)劃設計層面亟待提高光熱發(fā)電對新型電力系統(tǒng)的貢獻認知，要提高機組設備的利用率和調節(jié)率，加大鏡場和儲罐配比規(guī)模。目前電力系統(tǒng)特性下理論上講可以探索4000-5000小時以及調節(jié)儲能10小時的高度。

光熱發(fā)電是目前已有發(fā)電技術工藝中最優(yōu)良的火電替代技術工藝，沒有之一，尤其適用于高光資源、弱聯(lián)系統(tǒng)、高比例風光發(fā)電的西北電網。

持續(xù)創(chuàng)新、提升技術、完善工藝、促進規(guī)模，未來可期。

謝謝大家！