4月25日,2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會在內(nèi)蒙古呼和浩特盛大召開,國網(wǎng)山西省電力公司教授級高級工程師、中國電機(jī)工程學(xué)會太陽能熱發(fā)電專委會委員、全國光熱發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)化委員會委員趙俊屹出席會議并作主題報告《調(diào)節(jié)型和穩(wěn)定型光熱發(fā)電技術(shù)路線探討》。

圖:趙俊屹
以下為演講內(nèi)容。
謝謝!很高興一年一度我們又在此相會。我們的共同使命就是促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型過程中新技術(shù)、新應(yīng)用的誕生。電力是我們每個人和行行業(yè)業(yè)共同的能源基礎(chǔ),只要把電力系統(tǒng)的問題解決好,那么整個能源轉(zhuǎn)型才會成功,所以我們相聚于此,共同探討光熱發(fā)電技術(shù)和應(yīng)用。我是來自國網(wǎng)公司電力系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)管理的、光熱產(chǎn)業(yè)體系以外的一個光熱人,我從電力系統(tǒng)的角度來談?wù)劰鉄岚l(fā)展。
前面聽了幾位專家的講座,我很有同感,也深受啟發(fā)。剛才齊總講的“光熱+”的技術(shù),我想二氧化碳熱泵如果應(yīng)用成熟,也將是一種增加光熱機(jī)組成套設(shè)備應(yīng)用率,提高性能,同時也降低成本的有效途徑。我今天也是在這方面做個探討,但是技術(shù)路線與之有所差異。
前言
前言部分很簡單,主要涉及目前面臨的形勢以及國家政策。
2024年2月7日,國家發(fā)改委與能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于建立健全電力輔助服務(wù)市場價格機(jī)制的通知》(發(fā)改價格〔2024〕196號)明確電力輔助服務(wù)市場是電力市場體系的重要組成部分。
近年來,各地推進(jìn)電力輔助服務(wù)市場建設(shè),建立調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)市場機(jī)制,對保障電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、促進(jìn)新能源消納發(fā)揮了積極作用。我們的電力市場里有能量市場,也有輔助服務(wù)市場,當(dāng)然還有一些綠證等其他市場,這些應(yīng)用整體構(gòu)成了電力市場體系的構(gòu)架。
《2024年能源工作指導(dǎo)意見》提到,做好全國光熱發(fā)電規(guī)劃布局,持續(xù)推動光熱發(fā)電規(guī)?;l(fā)展。這是政策上給予光熱發(fā)電的態(tài)度,或者說是對光熱發(fā)電的認(rèn)可,雖然現(xiàn)在暫時還未能見到實(shí)質(zhì)的指標(biāo)和措施,但方向和目標(biāo)已很明確。
新能源蓬勃發(fā)展,新型電力系統(tǒng)逐步構(gòu)建
目前,我們面臨著兩個新型電力系統(tǒng)的核心問題,一個是風(fēng)電光伏總裝機(jī)規(guī)模很大,但成為“主力能源”時,終究難以成為“主力電源”;另外一個是新型電力系統(tǒng)尚未找到更合適的能支撐系統(tǒng)穩(wěn)定和質(zhì)量穩(wěn)定的主力電源。
目前,以風(fēng)電光伏為主的新能源正在蓬勃發(fā)展,增速迅猛,規(guī)模日增。這場能源革命深層次改變了電力系統(tǒng)。最開始只是電源的轉(zhuǎn)變,后來經(jīng)過不斷的發(fā)展,從內(nèi)在機(jī)理到組織方式再到社會化的分工都發(fā)生了深刻的變化。
新型電力系統(tǒng)正在構(gòu)建,新挑戰(zhàn)新發(fā)展成為常態(tài),風(fēng)險和機(jī)遇并存。技術(shù)、工藝、裝備、模式、場景推陳出新,日新月異。分布式、分散式電源、新型儲能、多元融合一體化的虛擬概念,數(shù)智化革新、網(wǎng)絡(luò)安全都在構(gòu)成新的熱點(diǎn),一再改寫電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)生態(tài)和生存模式,在這方面我們要有充分的思想認(rèn)識和長遠(yuǎn)的打算。
不論是今年的兩會還是政府的工作報告,都提到了新能源的快速發(fā)展,也提到了儲能的市場化應(yīng)用,我們面臨的競爭力越來越強(qiáng)了。1、2月份的全國能源電力信息統(tǒng)計顯示,風(fēng)電光伏的總裝機(jī)容量已經(jīng)突破了10個億,今年底如果突破13個億的話,將提前完成第一個雙碳目標(biāo),發(fā)展速度之快,令我們所有電力行業(yè)人都瞠目結(jié)舌。
我國新能源規(guī)模發(fā)展尤以內(nèi)蒙和西北為最,內(nèi)蒙古目前已經(jīng)成為全國首個新能源裝機(jī)容量破億的大省,西蒙和東蒙兩個電網(wǎng)裝機(jī)也都突破了5000萬,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了破億的概念。由于風(fēng)電裝機(jī)容量很大,有個說法是風(fēng)電或?qū)⒊蔀橹髁﹄娫?。但裝機(jī)容量并不代表生產(chǎn)能力,裝機(jī)容量指標(biāo)、運(yùn)行功率指標(biāo)、電能量指標(biāo),這三個指標(biāo)才共同組成了電能量的總體量,因此我們電力人認(rèn)為風(fēng)電距離成為主力能源還需要一段時間。而我們所謂的主力電源的概念是什么呢?不但要有能量的量的概念,還要有質(zhì)的內(nèi)涵,不但要保質(zhì)保量的供應(yīng),而且要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定支撐。
在傳統(tǒng)慣量機(jī)組和燃煤火電退無可退之時,由誰來接力?新型電力系統(tǒng)正在構(gòu)建,新發(fā)展工藝、技術(shù)、裝備的發(fā)展是創(chuàng)新的一方面,吳局長上午提到,除了裝備技術(shù)的革命以外,我們的機(jī)制和體制革命是最后一步,供給方式的革命也是中間的一個環(huán)節(jié)。因此,在裝備技術(shù)進(jìn)步的同時,供應(yīng)模式的轉(zhuǎn)變也是值得大家去警醒或關(guān)注的。
在新能源的發(fā)展過程中,我們面臨許多新的問題,我們解決了電壓支撐的問題,也解決了消納的問題,現(xiàn)在慣量和頻率的問題相繼出現(xiàn)。在跨區(qū)的輸送過程中出現(xiàn)了大電網(wǎng)弱連接,這其中尤以西北為甚,跨度極大且電源極為分散。此外,新能源大基地弱支撐問題,現(xiàn)在的大基地迫不得已配火電,本身也是一種權(quán)宜之計,暗含了光熱是下一步支撐電源。然而,大功率弱儲備、大容量弱穩(wěn)定的問題相繼出現(xiàn),這就是當(dāng)下電力系統(tǒng)所面臨的問題。
在這些問題的裹挾下,我們亟需找到一種保證質(zhì)量的同時又能夠提供穩(wěn)定支撐的電源。從技術(shù)可靠性和安全性,還有社會的、生態(tài)的視角,以及社會化的分工來說,我們認(rèn)為光熱很適合,但光熱存在一個經(jīng)濟(jì)性的問題。
光熱是最具替代性的新型發(fā)電技術(shù)和工藝
光熱發(fā)電因其物理生產(chǎn)全過程的安全可靠、綠色清潔可持續(xù)、無污染少公害、同步慣量技術(shù)、超調(diào)節(jié)很穩(wěn)定等特質(zhì)屬性,確定了它是最具替代性的新型發(fā)電技術(shù)工藝。
不建議把光熱和光伏相提并論。光熱本身就是非常優(yōu)質(zhì)的調(diào)節(jié)資源,更是優(yōu)質(zhì)的清潔能源,但以前為了討電價,與光伏風(fēng)電比較,搞的光熱為保證優(yōu)先發(fā)電而丟失了很多自己的本質(zhì)優(yōu)勢特性。在西北的調(diào)度這里,我跟他們講過幾回,他們也挺委屈的,在首批示范政策下,要保障光熱投資收益,迫不得已只能這么發(fā),不參加調(diào)峰,因?yàn)楫?dāng)時建的時候確實(shí)沒有考慮到儲備和調(diào)節(jié)。
除了不要和光伏比,也不要去和儲能比。
現(xiàn)在廣義的儲能都可以叫儲能,但真正的電力儲能是在三四年前一再更名,一再準(zhǔn)確定義的,即輸入電力和輸出電力,既是電力用戶也是電力的生產(chǎn)者。今天我們說的光熱不是電力儲能,是把熱、光電解耦中間的熱量存儲出來,有調(diào)節(jié)性,但不一定是電力儲能,電力儲能要儲電,最后還要釋放電。光熱發(fā)電本質(zhì)是發(fā)電技術(shù)和工藝,且具有良好調(diào)節(jié)性的發(fā)電系統(tǒng)
還有不要攀比抽水蓄能。當(dāng)時的社會環(huán)境是配合特高壓直流大系統(tǒng)的安全穩(wěn)定,就像消防車的救援隊一樣,不配不行,配了盡量不用,社會才穩(wěn)定,早起的儲蓄電站是為保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的重要措施手段,這個費(fèi)用整個電力系統(tǒng)分?jǐn)偟?。而?dāng)下的光熱也罷,新型儲能也罷,都是商業(yè)化運(yùn)營的工藝技術(shù),不可相提并論。
我們當(dāng)前大力提倡的構(gòu)網(wǎng)型儲能,讓我們認(rèn)識到了“光熱+”技術(shù)的重要性和必要性,在光熱發(fā)電系統(tǒng)基礎(chǔ)上,適度增加儲熱容量,在配置“電熱”工藝,就組建了一個真正光熱發(fā)電和電力儲能的新系統(tǒng)。一定要注意一點(diǎn),不管是峰段還是谷段,電力儲能啟動階段的一定是電力系統(tǒng)超級盈余電力時,一定是風(fēng)光大發(fā)消納十分困難時段,也未必是用電負(fù)荷最小的時段,這個時候光熱電站具備了電力儲能的特性,所以我們現(xiàn)在提出配置電熱的光熱系統(tǒng),以降低光熱電站整體投資壓力、同時提高機(jī)組的整體利用率,避免或減少光資源導(dǎo)致的啟停機(jī)調(diào)峰,進(jìn)而提高機(jī)組安全穩(wěn)定性能和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。
“光熱+電熱”成為新發(fā)展技術(shù)路線
鑒于以風(fēng)電光伏為主的新能源快速規(guī)?;陌l(fā)展現(xiàn)狀和電加熱熔融鹽儲熱技術(shù)的出現(xiàn),在原有光熱發(fā)電系統(tǒng)中配置部分電加熱熔融鹽輔助系統(tǒng)真正意義上構(gòu)成了發(fā)電加新型儲能的一體化工藝技術(shù)。
電熱有電極式加熱、電磁式加熱、電阻式加熱,這些在一定的創(chuàng)新工藝基礎(chǔ)上都可以實(shí)現(xiàn)。熔鹽已經(jīng)被證明是一種非常安全可靠的技術(shù),尤其無公害。這種方案可以解決缺電時發(fā)的問題,也能解決盈余電力的消納問題,這是于人于己于公于私都有利的事,其全生命周期是安全可靠可持續(xù)的,這種方式是目前看到的在成熟技術(shù)中可以推崇的一個。此方式的短板是與光伏、光熱同宗同源,同時性過高,需要較大提高儲熱能力。
下面是怎么配的問題。我有幸搞過發(fā)電,也搞過電網(wǎng)的調(diào)度,搞過并網(wǎng)側(cè)的電源管理。上一輪電力市場我們是建設(shè)者,是設(shè)計者,也是直接參與者。我們對國網(wǎng)電力儲能配置的規(guī)劃研究做了一些工作,我現(xiàn)在把決定配比技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的幾個要素分享給大家。
第一是要資源,包括光照資源和土地資源。
第二是新能源匯集區(qū)域電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)強(qiáng)度,穩(wěn)定支撐電源容量。。
第三是區(qū)域或省域電網(wǎng)系統(tǒng)接入光伏、風(fēng)電等間歇性、波動性電源容量。總?cè)萘空急?、電網(wǎng)里自身消納的比例、系統(tǒng)電網(wǎng)中總發(fā)電容量的比較,這是要關(guān)注的。新能源匯集的地方,新能源高占比的區(qū)域電網(wǎng)會更好,出現(xiàn)集中強(qiáng)光強(qiáng)風(fēng)的概率很高,生存條件會更好。拿西蒙來說,新能源裝機(jī)5000多萬,其火電裝機(jī)也是5000多萬,而省內(nèi)的用電負(fù)荷才3600萬,風(fēng)光的裝機(jī)容量超過5000萬,如果風(fēng)光發(fā)電同時率達(dá)到60%,就是3000萬,這個3000萬如果放在電網(wǎng)中,日內(nèi)波動可能會達(dá)到2000萬以上,大家可想而知,電力系統(tǒng)的實(shí)時平衡難度有多大。另一方面,如果不考慮外送電源和大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò),省內(nèi)常規(guī)機(jī)組剩下不足1000萬的水平,給省網(wǎng)內(nèi)的慣量支撐和同步性將帶來極大威脅。內(nèi)蒙網(wǎng)和西北網(wǎng)與全國主網(wǎng),三華同步大電網(wǎng)的連接通過特高壓交直流混連聯(lián)絡(luò)運(yùn)行,安全穩(wěn)定的問題會很突出,所以在內(nèi)蒙和西北新能源聚集的地方特別需要光熱機(jī)組的支撐。
第四個,省級電網(wǎng)內(nèi)靈活性調(diào)節(jié)資源、風(fēng)電光伏消納能力。內(nèi)蒙、西蒙新能源的消納率在全國排名靠后,新能源利用率在90%上下,個別月甚至不到90%,亟需在消納新能源的道路上增加一些調(diào)節(jié)的手段。
第五是省級電力市場現(xiàn)貨交易和輔助服務(wù)交易成熟度,跨省區(qū)域現(xiàn)貨市場成熟度?,F(xiàn)貨解決調(diào)峰和實(shí)時平衡的問題。但我們還有輔助服務(wù)市場,解決頻率和穩(wěn)定支撐等問題。光熱可以在這兩個市場同時起到有力支撐,輔助服務(wù)市場里獲得一部分回報收益是完全現(xiàn)實(shí)的。
基于現(xiàn)在新能源和電力市場發(fā)展的趨勢,往后的發(fā)展會越來越有利于光熱加電熱的優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)性并能起到穩(wěn)定支撐作用的市場成員發(fā)揮作用,并取得可觀回報。
第六是區(qū)域內(nèi)新型儲能共用及共享容量、類型及其運(yùn)營狀況,即配置的有沒有儲能調(diào)節(jié)資源。
第七是自身共建模式及規(guī)模?;卮鸸步ㄟ€是私有的問題,也就是獨(dú)立公共調(diào)用還是配建內(nèi)部調(diào)節(jié)的問題。上午我們觸及了同一個問題,配建的還是公建的,配建的系統(tǒng),如果不把它定位在公用系統(tǒng),一定是優(yōu)先自己內(nèi)部使用?,F(xiàn)在新型電力儲能也面臨這個問題,原來強(qiáng)配的儲能的概念我們已經(jīng)讓它進(jìn)行改造以后具備統(tǒng)一調(diào)度,統(tǒng)一調(diào)度和自配自建是兩回事,后者我們叫自調(diào)度。
不再展開說,告訴大家有這幾個方面的主要要關(guān)注的要素。不同的市場,甚至于在不同的時期,更嚴(yán)重的時候在不同的季節(jié),這些數(shù)據(jù)都是有變化的,我們從這些變化的數(shù)據(jù)中能提取規(guī)律性的脈絡(luò)和我們要堅持的一個本真的技術(shù)路線。
“光熱+電熱”已在建案例分享
以上就是我要給在座的各位分享的內(nèi)容,下面是一些在建案例的分享:
▍新疆吐魯番光熱+光伏一體化項(xiàng)目工程熔鹽電加熱器
該項(xiàng)目應(yīng)用全球首創(chuàng)的電極式大功率熔鹽電加熱器(45MW),為已招標(biāo)建設(shè)光熱電站配置熔鹽電加熱器功率最大項(xiàng)目。
通過大功率熔鹽電加熱器,使得電站在接收太陽能光熱基礎(chǔ)上,還可接收風(fēng)電、光伏等棄電,儲存于電站熔鹽儲熱系統(tǒng)中(每小時可接收45000度電),實(shí)現(xiàn)全天候不間斷連續(xù)運(yùn)行,減少頻繁啟停,提高電站頂峰能力。發(fā)電的同時,還可為電力系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)的無功源和慣量支撐,助力光熱電站從傳統(tǒng)集熱型、儲熱型向調(diào)峰型轉(zhuǎn)變。
這個項(xiàng)目證明了這種技術(shù)路線是可行的,當(dāng)然是不是最優(yōu)需要看具體情況。另外,還有唐山的案例,還有中南院工程建設(shè)公司的案例,這些都是在“光熱+電熱”的道路上走在前面的一些實(shí)際案例。

謝謝大家!最后一句話還是要獻(xiàn)給在座的所有從業(yè)者,光熱的發(fā)展還是要靠我們自己內(nèi)部的升級改造或者規(guī)?;l(fā)展,以及內(nèi)置動力的力量扭轉(zhuǎn)這個局面,關(guān)鍵還是要提高光熱自身性能和效率,克服高成本的問題。
說的不到的地方和不對的地方,敬請大家批評。謝謝大家!
2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會4月25-26日在內(nèi)蒙古呼和浩特香格里拉大酒店盛大召開,大會由CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺聯(lián)合常州龍騰光熱科技股份有限公司共同主辦,大會主題為“在多變的形勢下實(shí)現(xiàn)規(guī)?;l(fā)展”,共有來自海內(nèi)外約800名代表出席本屆大會。
