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南非電力需求曲線下的光伏和光熱發(fā)電選擇

發(fā)布者：本網(wǎng)記者Alice | 來(lái)源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評(píng)論 | 8249查看 | 2014-01-06 11:53:00

　　　　　　　　　　　　　　　——光伏和光熱發(fā)電的權(quán)衡南非如何抉擇？系列報(bào)道之三

　　在此前的兩篇文章中，我們已就光伏和光熱發(fā)電兩種太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)在南非進(jìn)行應(yīng)用的現(xiàn)狀、各自的LOCE和效率以及南非當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境對(duì)其的影響進(jìn)行了分析，本文將根據(jù)南非的電力需求曲線對(duì)這兩種發(fā)電技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析。這也是本系列報(bào)道的最后一篇。

　　CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：南非的電力需求在過(guò)去幾年內(nèi)持續(xù)增長(zhǎng)，甚至超過(guò)了新增并網(wǎng)裝機(jī)容量，供求失衡導(dǎo)致了電力供應(yīng)的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。為解決這一問(wèn)題，南非國(guó)家電力公司Eskom通過(guò)實(shí)施一系列計(jì)劃增加發(fā)電量，推動(dòng)能源利用效率和電力管理能力的提升。其中的重要手段之一即是其成功實(shí)施的可再生能源獨(dú)立電力生產(chǎn)商采購(gòu)計(jì)劃（REIPPPP）。

　　下表1顯示了2009年以來(lái)南非每天四個(gè)不同時(shí)間（上午六點(diǎn)、下午三點(diǎn)和晚上10點(diǎn)以及用電高峰期）的月均額外電力儲(chǔ)備裝機(jī)。伴隨電力需求的增加，電力儲(chǔ)備裝機(jī)的份額逐漸減少。如果此時(shí)需求進(jìn)一步增加，或某大型發(fā)電廠遇到故障無(wú)法供電，電力系統(tǒng)將出現(xiàn)供求失衡。

圖1：（來(lái)源: Eskom ）(2013)

　　電力需求高峰在冬季尤為突出，存在兩個(gè)明顯的需求高峰期。晚間高峰比早間高峰對(duì)電力系統(tǒng)造成的壓力更大，由于家庭照明、供熱和烹飪耗電，晚高峰期的用電需求，在不到兩小時(shí)內(nèi)迅速增加了3000~4000MW。這要求電網(wǎng)系統(tǒng)能夠快速啟動(dòng)新增電力輸送，南非當(dāng)前主要依靠燃?xì)獍l(fā)電。

　　夏季存在一個(gè)晚高峰，負(fù)荷曲線相對(duì)平滑，但相比冬季出現(xiàn)的時(shí)間要晚一些，且持續(xù)時(shí)間較短。另一方面，夏季早高峰相對(duì)冬季的需求明顯減少甚至沒(méi)有早高峰。下表2顯示了冬季和夏季的典型電力需求情況，表3反映了3月、5月和7月份真實(shí)的電力需求曲線。冬季兩個(gè)用電高峰十分明顯，其它季節(jié)則如3月和5月的電力曲線一樣，只有晚高峰，早高峰并不明顯。

圖2：（來(lái)源: Eskom ）(2013)

圖3：（來(lái)源: Eskom ）(2013)

　　在此情景下，為應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和高峰電力需求所面臨的挑戰(zhàn)，Eskom正采取其他方法來(lái)平衡電網(wǎng)供求關(guān)系，如節(jié)約能耗，提高能源效率，加強(qiáng)電力管理和建立節(jié)能機(jī)制，且已產(chǎn)生了重要的節(jié)電效果。

　　為打造一個(gè)更靈活的電網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)更輕易地滿足高峰電力需求，南非已增加了裝機(jī)容量，電力供應(yīng)已發(fā)生了重要變化。南非已經(jīng)確定采用帶儲(chǔ)熱的光熱發(fā)電技術(shù)來(lái)替代燃?xì)獍l(fā)電，這種光熱電站發(fā)出的可調(diào)電力可被用于滿足高峰需求，特別是晚間的用電高峰。其作為一種備用電源，也可以通過(guò)彈性的運(yùn)行模式來(lái)適應(yīng)白天的高峰需求。

　　光熱電站一般有如下兩種運(yùn)行方式：方案1：常規(guī)模式。最大的電力輸出可以預(yù)設(shè)，白天正常工作，額外電力在太陽(yáng)下山后通過(guò)儲(chǔ)熱系統(tǒng)穩(wěn)定輸出。這是典型的一種運(yùn)行模式，西班牙等大多數(shù)市場(chǎng)的光熱電站均如此運(yùn)行。方案2：在非高峰期采用光伏這種更廉價(jià)的電力，光熱電站在此期間更多地存儲(chǔ)能量以滿足高峰期的電力供需平衡。

　　采用更廉價(jià)的光伏發(fā)電可以幫助部分滿足早上9點(diǎn)~11點(diǎn)的用電需求，光伏可以提供高達(dá)70%的額定負(fù)荷能力，相反，光熱電站需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)并達(dá)到穩(wěn)定的電力輸出，因此，在早高峰期，應(yīng)采用廉價(jià)的光伏供應(yīng)電網(wǎng)來(lái)增加發(fā)電能力滿足早高峰及非高峰期的用電需求。

圖4

　　光伏可以提供廉價(jià)的電力來(lái)增加電網(wǎng)發(fā)電能力，但其僅限于滿足早高峰的需求，相反，光熱發(fā)電提供的是可調(diào)電力，可以適應(yīng)不同的需求曲線。但其電力價(jià)格較為昂貴。

　　因此，光伏和光熱發(fā)電缺一不可。兩者的聯(lián)合利用可以為南非提供一個(gè)好的可再生能源解決方案來(lái)滿足其電力需求，在電網(wǎng)較為脆弱的高峰期提供低成本的穩(wěn)定電力。

　　為了最好地發(fā)揮這種潛力，REIPPPP第三輪招標(biāo)對(duì)高峰期可調(diào)電力（16:30~21:30）的電價(jià)給出了更高的標(biāo)準(zhǔn)，是常規(guī)光伏電價(jià)的260%。這對(duì)光熱發(fā)電是一大利好，可以彌補(bǔ)其發(fā)電成本過(guò)高的缺陷。

　　但在晚間高峰期過(guò)后，光熱發(fā)電則不能獲得這一電價(jià)。即超過(guò)晚上9點(diǎn)30分之后發(fā)出的電力不能執(zhí)行該可調(diào)電價(jià)，這表明南非現(xiàn)在還沒(méi)有大規(guī)模地刺激基礎(chǔ)負(fù)荷的可再生能源電力的發(fā)展，因此對(duì)于光熱電站而言，目前也無(wú)需配置更大規(guī)模的昂貴的儲(chǔ)熱系統(tǒng)。南非當(dāng)前中標(biāo)的幾大光熱電站的儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)都未超過(guò)6小時(shí)。

　　總之，南非電網(wǎng)當(dāng)前正受壓于日益增加的需求，南非貌似已經(jīng)意識(shí)到了光熱發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，開始增加這種更靈活的電力裝機(jī)，為此，南非能源部已經(jīng)宣布在2014年的3月份針對(duì)光熱發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)行一次特殊的招標(biāo)（3B），雖然目前還沒(méi)有最終確定，這一信息已經(jīng)引起了政府的高度關(guān)注，光熱發(fā)電業(yè)界對(duì)此也表現(xiàn)積極。

注：本文所列出的相關(guān)數(shù)據(jù)無(wú)特殊說(shuō)明外來(lái)自于加拿大可再生能源工程咨詢公司Groupe Reaction和CSP Today提供的分析數(shù)據(jù)。

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