西部光热、光伏、风电多能互补基地将大有所为

发布日期:2021-05-24· 能源高质量发展 姚志豪

在西部地区大规模发展光热发电。并网条件主要包括配套新增的抽水蓄能、储热型光热发电、火电调峰、电化学储能、可调节负荷等灵活调节能力。若选择在西部地区能规模化满足电网8—10小时储能时长的调峰要求。

近日,国家能源局发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知(征求意见稿)》。通知提到,建立保障性并网、市场化并网等多元化并网保障机制。市场化并网是指保障性并网范围以外仍有意愿并网的项目,可通过自建、合建共享或购买服务等市场化方式落实并网条件后,由电网企业予以并网。并网条件主要包括配套新增的抽水蓄能、储热型光热发电、火电调峰、电化学储能、可调节负荷等灵活调节能力。

现有大规模光伏和风电存在“极热无风”和“极寒无光”的先天短板,导致其在冬夏季节的用电晚高峰时段都难以提供有效出力。公开信息显示,去年入冬以来,受极寒天气影响和电取暖的增加,全国用电负荷超过夏季高峰,创历史新高,特别是1月7日晚高峰的负荷比2020年夏季峰值增长了10%以上。当日晚间全国光伏发电出力是零,且当天全国大部分地区无风,导致风力发电装机出力只有正常情况下的10%,即1月7日的用电晚高峰时段,全国有5.3亿千瓦风电和5亿千瓦的光伏电力没有出力。另外,冬季枯水期使得我国3.7亿千瓦水电装机在当天晚高峰时段有2亿千瓦没有出力。而且,冬季也是天然气的用气高峰,当时我国的1亿千瓦天然气发电装机中有一半左右没有出力。再加上全国发电装机的区域布局和停机检修情况,于是出现了我国20多亿千瓦电力装机却难以保障12亿千瓦用电负荷的现象。可以预见,随着“双碳”目标下光伏和风电装机的继续迅猛增长,今后每年冬夏季的全国用电紧张类似局面只会不断加剧,需马上采取强力的应对措施。

3月1日,国家电网发布《“碳达峰、碳中和”行动方案》,提出要加快能源技术创新,提高新能源发电机组涉网性能,加快光热发电技术推广应用;提升灵活调节电源的比重,建设调峰电源,发展“新能源+储能”、光热发电,提高系统调节能力。

光热电站自带长周期、大规模、安全可靠的热储能,可适当配置天然气补燃以实现几乎全年昼夜不间断稳定发电及为光伏、风电提供灵活调峰辅助服务。光热发电通过蒸汽推动汽轮发电机组发电,还能为系统提供可靠的转动惯量,能在高比例光伏、风电渗透的电力系统中承担类似燃煤和燃气火电的“压舱石”角色。

我国西部地区大多水资源匮乏,受枯水期及漫长冬季冰冻影响,并不适合大规模建设抽水蓄能电站。并且,抽水蓄能电站建设工期往往在5年以上,而光热电站建设期平均只需18个月。西部的火电厂很多都是“以热定电”的热电联供机组,每年有近半年需保障民生供暖,可额外用于为光伏、风电调峰的空间并不大。另外,西部地区已几乎不能再新建专门用于调峰辅助服务的燃煤火电厂。场地布置灵活的电化学储能响应速度快,在分布式新能源领域的1—2小时储能时长以内调用具有一定优势,但最近国内外连续发生的多起安全事故,及存在的电站30年寿命期内因效率衰减而需批次更换的问题,使得业界短期内对其在大型新能源电站中的长周期、规模化应用存在顾虑。电化学储能在超过4小时以上的长周期储能应用时,会导致其度电成本成倍增加,目前离经济可行性有较大差距。而从电网的角度,真正能满足实现“早晚高峰”及其它时段可随时响应调峰指令的储能系统,一般需具备8—10小时左右的储能时长。

光热电站中,目前采用的物理热储能介质熔盐,是硝酸钾和硝酸钠的混合物,工艺成熟,早已在工农业领域大量应用,在电站30年寿命期内都没有损耗,也无需更换。硝酸钾和硝酸钠在位于我国西部地区的青海盐湖和新疆吐鲁番等地的矿山中都有巨大储藏。因此,在西部地区大规模发展光热发电,可实现熔盐化工原料在西部就地生产及应用,形成绿色低碳循环化工。因此,目前看来,若选择在西部地区能规模化满足电网8—10小时储能时长的调峰要求,且能在数年内完成相当规模装机的发电方式,光热发电应是重要发展方向。光热电站的常规发电岛装备和技术与燃煤火电站基本相同,火电的全产业链装备和技术基本都能应用于光热电站。

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