CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：6月12日，2023中國(guó)國(guó)際光熱大會(huì)暨CSPPLAZA第十屆年會(huì)在浙江杭州盛大召開，國(guó)網(wǎng)山西省電力公司調(diào)度控制中心水電及新能源處前處長(zhǎng)趙俊屹出席會(huì)議并帶來(lái)主題演講《光熱發(fā)電技術(shù)在沙戈荒新能源基地的發(fā)展技術(shù)路線探討》。

圖：趙俊屹

2021年年初，國(guó)家提出了沙戈荒開發(fā)新能源的戰(zhàn)略規(guī)劃。

趙俊屹表示，這是進(jìn)入能源革命新時(shí)期后高質(zhì)量、規(guī)?；?、精益化、高效開發(fā)新能源的一種新的模式。是奠定2030年新能源電力系統(tǒng)碳達(dá)峰目標(biāo)的關(guān)鍵戰(zhàn)役，事關(guān)雙碳戰(zhàn)略全局，關(guān)乎國(guó)計(jì)民生。也在探索能源“四個(gè)革命”新路徑，為新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建做出垂范試驗(yàn)。

沙戈荒新能源基地電力系統(tǒng)生態(tài)特征

作為優(yōu)質(zhì)的風(fēng)光資源資基地，沙戈荒具有優(yōu)良的大規(guī)模、高質(zhì)量、精益化開發(fā)的基礎(chǔ)條件。

趙俊屹概括了大基地電力系統(tǒng)的規(guī)劃形態(tài)如下：

（1）特高壓直流外送加有限750KV/330KV網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；

（2）1000千萬(wàn)千瓦風(fēng)電光伏加有限必要的常規(guī)電源；

（3）超級(jí)龐大的電力電子系統(tǒng)加有限的同步慣量阻尼約束。

圖：沙戈荒新能源基地電力系統(tǒng)存在的問(wèn)題

如上圖所示，四個(gè)問(wèn)題不可避免地關(guān)系到新能源，也關(guān)系到系統(tǒng)安全穩(wěn)定的關(guān)鍵問(wèn)題，這正是目前沙戈荒新能源基地電力系統(tǒng)的生態(tài)情況。

趙俊屹表示，在未來(lái)新型電力系統(tǒng)中倡導(dǎo)構(gòu)網(wǎng)型新能源和新型儲(chǔ)能發(fā)展的同時(shí)，最佳功能、性能和工程應(yīng)用的技術(shù)就是光熱發(fā)電技術(shù)。

并指出光熱發(fā)電技術(shù)是目前具備天然綠色、低碳可再生本質(zhì)屬性的適用型發(fā)電技術(shù)。即便在有煤礦資源的大型沙戈荒新能源基地，也要堅(jiān)定、合理、規(guī)?；陌l(fā)展光熱發(fā)電技術(shù)，兼顧30后“60碳中和”目標(biāo)的歷程。

發(fā)力30目標(biāo)、瞄定60目標(biāo)的光熱發(fā)電選擇

電力系統(tǒng)長(zhǎng)期以來(lái)靠電源支撐整個(gè)系統(tǒng)、服務(wù)負(fù)荷的“源隨荷動(dòng)”常規(guī)理念、技術(shù)和管理模式，也是電力系統(tǒng)穩(wěn)定、成熟發(fā)展的基礎(chǔ)現(xiàn)狀。

在能源轉(zhuǎn)型和雙碳目標(biāo)下，要瞄定“3060”目標(biāo)選擇光熱，本著“先立-后破”、“繼承-發(fā)展”的基本原則，延續(xù)進(jìn)步創(chuàng)新的過(guò)程。

目前，源網(wǎng)荷三側(cè)都發(fā)生了深刻而長(zhǎng)遠(yuǎn)的變化，電力系統(tǒng)的形態(tài)由交流為主改成交直流混聯(lián)、混供、混配、混用的形態(tài)，源網(wǎng)荷互動(dòng)也已是生存常態(tài)。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面，以統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)大電網(wǎng)為主、以局域微電網(wǎng)為輔。電源側(cè)以新能源為主，常規(guī)電源轉(zhuǎn)為調(diào)節(jié)與保障主體。

趙俊屹指出不但要?dú)g迎光熱，更要支持光熱，因?yàn)樗悄壳翱磥?lái)最合適未來(lái)新型電力系統(tǒng)發(fā)展的支撐體系。同時(shí)，他將光熱發(fā)電與其他發(fā)電技術(shù)和調(diào)節(jié)方式進(jìn)作了比較：

▋光熱發(fā)電與煤電發(fā)電

相較于傳統(tǒng)火力（煤電）發(fā)電技術(shù)，光熱有著基本相同或大致相近的工作原理和基本電力屬性，在電力系統(tǒng)中的發(fā)揮著基本相同的作用，屬于綠色清潔低碳能源利用的同步發(fā)電技術(shù)，符合基地建設(shè)初衷的同時(shí)，光熱發(fā)電具有更為寬泛和快速的功率調(diào)節(jié)性，也更適合于光、熱、電的多能轉(zhuǎn)換和利用。

▋光熱發(fā)電與光伏發(fā)電

光熱發(fā)電與光伏發(fā)電在發(fā)電基本原理、轉(zhuǎn)換工藝、產(chǎn)能品質(zhì)均有本質(zhì)差別，在電力系統(tǒng)中的基本屬性及作用相差極大。光伏只實(shí)現(xiàn)了電能“量”的匯集生產(chǎn)，要靠輔助系統(tǒng)為其提供“質(zhì)”的提升和完善，要靠大系統(tǒng)為其提供“穩(wěn)”和安全的保障。光熱不但具備綠色、低碳可再生的電“量”的匯集生產(chǎn)，同時(shí)具備穩(wěn)定的“質(zhì)”的品質(zhì)和“適用”優(yōu)點(diǎn)，更為關(guān)鍵的是具有超出常規(guī)電源所具有的對(duì)大電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的“電壓、頻率、慣量”等多功能支撐能力。

▋光熱調(diào)節(jié)與新型儲(chǔ)能調(diào)節(jié)

光熱發(fā)電較之新型儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)性而言，首先是發(fā)電工藝，是更具電力電磁物理形態(tài)的電氣品質(zhì)，并未電力電子化轉(zhuǎn)換的，轉(zhuǎn)換內(nèi)特性和并網(wǎng)外特性有著本質(zhì)差別。配置一定加熱儲(chǔ)熱輔助系統(tǒng)后，光熱發(fā)電機(jī)組有著更穩(wěn)定可靠和成熟的功能性能，可多能“互聯(lián)”、少“公害”、長(zhǎng)“壽命”、可“重生”等優(yōu)點(diǎn)。

趙俊屹表示要關(guān)注新型電力系統(tǒng)，尤其要看好光熱。認(rèn)為光熱和儲(chǔ)能不能混為一談，光熱雖具備儲(chǔ)的條件，但本質(zhì)仍為發(fā)電技術(shù)。只有在光電“熱”解耦的環(huán)節(jié)增配了加熱和儲(chǔ)熱的輔助系統(tǒng)后，可以吸收光伏風(fēng)電的“棄電”、也可以無(wú)光少風(fēng)時(shí)段“發(fā)電”，這樣就具備了電力系統(tǒng)的“新型儲(chǔ)能”功能概念。

光熱發(fā)電在“沙戈荒”基地中全天候支撐守護(hù)技術(shù)路線

圖：光熱發(fā)電在“沙戈荒”基地中全天候支撐守護(hù)技術(shù)路線

光熱發(fā)電在沙戈荒基地的技術(shù)路線就是全品質(zhì)全天候發(fā)電和支撐守護(hù)的技術(shù)路線。趙俊屹于年初在敦煌一次會(huì)上就已指出首批示范項(xiàng)目只達(dá)到了光熱發(fā)電“生產(chǎn)電”的示范效果，但光熱發(fā)電的優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)性和適用性等全技術(shù)功能示范卻未能顯現(xiàn)展示。

為設(shè)計(jì)開發(fā)年利用小時(shí)數(shù)在4000--5000小時(shí)、功率調(diào)節(jié)范圍在20%-100%之間的光熱發(fā)電站。趙俊屹提出了自己的解決方案及具體做法：

▋解決方案

（1）適當(dāng)加大光熱電站鏡場(chǎng)面積，提高光熱采集容量，并輔以電加熱和存儲(chǔ)容量?jī)?chǔ)熱系統(tǒng)，設(shè)計(jì)年發(fā)電設(shè)備有效利用小時(shí)數(shù)4000-5000小時(shí)，以此提高發(fā)電設(shè)備利用率，保證機(jī)組全天候發(fā)電能力，機(jī)組在接收光熱的同時(shí)，也可接收光伏風(fēng)電棄電存儲(chǔ)于熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)全天候不間斷連續(xù)運(yùn)行，減少頻繁啟停，發(fā)電的同時(shí)，為電力系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)的無(wú)功源和慣量支撐。

（2）按照發(fā)電機(jī)組額定容量之80%的調(diào)節(jié)能力配置高調(diào)節(jié)型的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，保證發(fā)電機(jī)組參與系統(tǒng)調(diào)峰并維持全天候運(yùn)行，滿足20%Pn--100%Pn的系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求，為系統(tǒng)提供全天候調(diào)頻調(diào)峰及（事故）備用輔助服務(wù)。

▋具體做法

（1）增加光熱電站鏡場(chǎng)投資，配置電加熱熔鹽附屬系統(tǒng)，按照發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)年有效利用小時(shí)數(shù)4000--5000小時(shí)（甚至更高5500小時(shí)，視系統(tǒng)消納平衡測(cè)算結(jié)果）配置鏡場(chǎng)光熱采集容量和電加熱熔鹽系統(tǒng)容量規(guī)模。

以某電網(wǎng)峰平谷時(shí)段劃分為例：

如此高峰時(shí)段電站發(fā)電功率按照全容量100%運(yùn)行，平峰段70%、低谷段20%，全天候運(yùn)行不停機(jī)方式，全日折合利用率55%。合理設(shè)計(jì)年利用小時(shí)數(shù)達(dá)到4037小時(shí)。(新型電力系統(tǒng)中，各省級(jí)電網(wǎng)及電力市場(chǎng)受負(fù)荷和新能源規(guī)模及特性的差異影響，峰平谷時(shí)段及時(shí)長(zhǎng)都在發(fā)生差異性變化,以上只是常規(guī)典型峰平谷曲線趨勢(shì)分析，各項(xiàng)目要根據(jù)各省級(jí)電網(wǎng)具體分析。）

按照日調(diào)節(jié)原則，根據(jù)所在電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性，測(cè)算電站的熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)容量，要求既能滿足增量后的總量?jī)?chǔ)熱條件，同時(shí)滿足機(jī)組錯(cuò)避峰的深度調(diào)峰需求的儲(chǔ)熱能力，適當(dāng)保留10%裕度，以適應(yīng)季節(jié)和偶發(fā)極端氣候影響。

（2）按照20%--100%調(diào)節(jié)范圍（調(diào)峰深度80%），系統(tǒng)用電需求高峰時(shí)滿負(fù)荷發(fā)電，平峰時(shí)50--80%調(diào)節(jié)運(yùn)行，風(fēng)光大發(fā)系統(tǒng)供電盈余時(shí)深度調(diào)峰，20%低負(fù)荷運(yùn)行，保證全天24小時(shí)全天候運(yùn)行，為系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)電源、穩(wěn)定電源和應(yīng)急電源。同時(shí)可以參加現(xiàn)貨交易，參與系統(tǒng)實(shí)時(shí)電力平衡調(diào)節(jié)，賺取高峰甚至尖峰高額電價(jià)收益。

圖：光熱電站典型發(fā)電曲線儲(chǔ)熱系統(tǒng)優(yōu)化前后對(duì)比圖

趙俊屹?gòu)?qiáng)調(diào)，需要注意的是，目前投產(chǎn)的多數(shù)光熱電站配置的熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)普遍為增加非光照時(shí)段的發(fā)電能力增加的增發(fā)電量?jī)?chǔ)熱量，而非滿足延緩高光熱時(shí)段發(fā)電（避峰）而增設(shè)的調(diào)節(jié)性儲(chǔ)熱能力。要結(jié)合各省級(jí)電網(wǎng)及電力市場(chǎng)不同規(guī)則進(jìn)行具體分析計(jì)算，總體可獲得明顯收益。

隨后，趙俊屹就光熱發(fā)電在“沙戈荒”基地中全天候支撐守護(hù)技術(shù)路線的成效進(jìn)行了分析并做出了初步判斷：

▋成效分析判斷

（1）高利用率可行，收益顯著提高。按照常規(guī)光熱電站鏡場(chǎng)及儲(chǔ)熱系統(tǒng)增容投資占全場(chǎng)站投資50%測(cè)算，增容倍率為一時(shí)，鏡場(chǎng)投資翻番、儲(chǔ)熱系統(tǒng)投資不到一倍，運(yùn)維成本增加不多，即可用1/2投資贏取100%電度電量收益。電加熱熔鹽存儲(chǔ)系統(tǒng)投資相對(duì)鏡場(chǎng)投資更具優(yōu)勢(shì)。機(jī)組利用率提高，減少啟停，整體經(jīng)濟(jì)性安全性提高。詳細(xì)測(cè)算可據(jù)不同電站和電網(wǎng)情況、上網(wǎng)電價(jià)詳細(xì)測(cè)算。

（2）高調(diào)節(jié)性可行，在電力市場(chǎng)機(jī)制下，收益明顯高于常規(guī)發(fā)電。隨著新能源規(guī)模發(fā)展和省級(jí)電力市場(chǎng)進(jìn)程加快，各電網(wǎng)現(xiàn)貨市場(chǎng)、調(diào)頻調(diào)峰市場(chǎng)相繼啟動(dòng)逐步常態(tài)化。光熱發(fā)電由于調(diào)節(jié)速率相應(yīng)快、調(diào)節(jié)范圍寬，更具市場(chǎng)化環(huán)境中的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，更好獲取收益回報(bào)。

（3）隨著新型電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展深化，光熱電站調(diào)節(jié)性需求和作用愈發(fā)顯著，為系統(tǒng)提供電壓源、同步慣量支撐、充足的短路容量和調(diào)節(jié)性，可參與輔助服務(wù)的全品種交易響應(yīng)，在電量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)均有較好的競(jìng)爭(zhēng)力和獲利優(yōu)勢(shì)，對(duì)大系統(tǒng)和電站自身均具有較好的親和性和經(jīng)濟(jì)性。

（4）全壽命周期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好于光伏發(fā)電技術(shù)。

（5）弱連接電網(wǎng)強(qiáng)支撐電源。

（6）生態(tài)環(huán)境友好型，太陽(yáng)能光熱利用高效性能，光熱效率高于光伏效率。

（7）相對(duì)便利的電熱聯(lián)供方式。

加大局域網(wǎng)電力市場(chǎng)輔助服務(wù)規(guī)則政策保障

“沙戈荒”新能源富集電網(wǎng)，要結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)需求和特點(diǎn)，加強(qiáng)電力市場(chǎng)化建設(shè)。

趙俊屹指出，開展電能量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)劃建設(shè)，要研究建立“功能共享”和“責(zé)任共擔(dān)”特質(zhì)系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展理念，科學(xué)合理、按需制定輔助服務(wù)市場(chǎng)規(guī)則，建立穩(wěn)定可靠、靈活適用的電力市場(chǎng)，和全品質(zhì)要素的輔助服務(wù)市場(chǎng)。

此外，還要促進(jìn)市場(chǎng)成員公平積極參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，調(diào)動(dòng)并引導(dǎo)市場(chǎng)全員共同維護(hù)和構(gòu)建穩(wěn)定可靠電力系統(tǒng)。

首先，加強(qiáng)電能量現(xiàn)貨市場(chǎng)。開展域內(nèi)成員間的現(xiàn)貨交易，平抑波動(dòng)性、克服間歇性；開辟出送受端的統(tǒng)一大市場(chǎng)現(xiàn)貨交易，促進(jìn)充分消納和危急保供。

其次，重點(diǎn)規(guī)劃設(shè)計(jì)好輔助服務(wù)市場(chǎng)。開展全品質(zhì)的各品種市場(chǎng)交易類型品種，市場(chǎng)化手段保安全保質(zhì)量，能夠充分調(diào)動(dòng)包括光熱發(fā)電在內(nèi)的各類優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)資源。

結(jié)論及建議

最后，趙俊屹與在座光熱同仁共勉，以期提升光熱發(fā)電技術(shù)，降本增效，早日筑成新型電力系統(tǒng)。下為趙俊屹的結(jié)論及建議：

（1）構(gòu)網(wǎng)型新能源努力成為“主力電源”，助力新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。“主力電源”不單指“容量”、也不僅是“電量”，要“保量保質(zhì)、能支撐”。

（2）光熱發(fā)電要走出全天候高調(diào)節(jié)主力電源規(guī)?；l(fā)展的技術(shù)路線，為綠色清潔可再生能源利用和沙戈荒特質(zhì)電力系統(tǒng)中發(fā)揮系統(tǒng)穩(wěn)定主導(dǎo)作用。

（3）積極參與電力市場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，發(fā)揮自身本質(zhì)優(yōu)勢(shì)特性，兼具電力電能“供應(yīng)商”和“服務(wù)商”，獲取價(jià)值認(rèn)同。

（4）在特質(zhì)電力系統(tǒng)電力市場(chǎng)機(jī)制規(guī)劃中，探索優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)穩(wěn)定資源的“功能共享”和系統(tǒng)安全“責(zé)任分?jǐn)偂睓C(jī)制。

（5）電網(wǎng)企業(yè)優(yōu)化接入和配套建設(shè)審批及實(shí)施程序，最大優(yōu)惠全天候光熱項(xiàng)目接入、并網(wǎng)、調(diào)度和交易。主動(dòng)研究新形勢(shì)下光熱發(fā)電在系統(tǒng)中的本質(zhì)特性優(yōu)勢(shì)和維穩(wěn)保供作用，建言獻(xiàn)策主管監(jiān)管部門創(chuàng)新輔助服務(wù)市場(chǎng)新品種和規(guī)則，促進(jìn)光熱發(fā)展。

（6）光熱產(chǎn)業(yè)要持續(xù)加大科技研發(fā)、技術(shù)投入和工藝創(chuàng)新，努力降本增效，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，更早進(jìn)入規(guī)模化應(yīng)用時(shí)代。

（7）新型電力系統(tǒng)中，各省級(jí)電網(wǎng)及電力市場(chǎng)受負(fù)荷和新能源規(guī)模及特性的差異影響，峰平谷時(shí)段及時(shí)長(zhǎng)都在發(fā)生差異性變化，市場(chǎng)的波動(dòng)性和個(gè)性化需求也有差異，總的變化趨勢(shì)是更加需要靈活性和全功能的電源品種，市場(chǎng)設(shè)計(jì)也會(huì)更傾向于優(yōu)品質(zhì)電源獲利生存。