陜西電力經(jīng)研院探索光熱發(fā)電“源儲(chǔ)調(diào)一體化”發(fā)展路徑

　　我國(guó)能源資源稟賦以煤為主。伴隨“雙碳”目標(biāo)的提出，能源生產(chǎn)消費(fèi)低碳化的需求愈加迫切。

　　以陜西為例，“十三五”時(shí)期，陜西省總計(jì)新增新能源裝機(jī)1513萬千瓦;截至2021年年底，全省新能源總裝機(jī)2400.2萬千瓦。陜西省2021年新能源發(fā)電量達(dá)到311.24億千瓦時(shí)(風(fēng)電發(fā)電量176.38億千瓦時(shí)、光伏發(fā)電量134.86億千瓦時(shí))，新能源利用率為97.5%。根據(jù)《陜西省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》，2025年陜西省新能源裝機(jī)將達(dá)到5800萬千瓦。按照現(xiàn)有的電網(wǎng)調(diào)峰資源條件，預(yù)計(jì)2025年新能源利用率約為87.5%。經(jīng)初步測(cè)算，若“十四五”時(shí)期為陜西省新增內(nèi)用新能源(約2200萬千瓦)配置20%容量的電化學(xué)儲(chǔ)能(2小時(shí))，全省新能源利用率可提升至91%以上。

　　然而，隨著新能源利用率的提升，消納新能源的邊際成本將迅速增加，電化學(xué)儲(chǔ)能等調(diào)節(jié)電源的經(jīng)濟(jì)性難以保障。陜北風(fēng)光能源資源豐富，是助力陜西實(shí)現(xiàn)電力低碳轉(zhuǎn)型的重要地區(qū)，且陜北電網(wǎng)新能源電源占比高、直流輸電規(guī)模大，未來“雙高”特征明顯，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行成為關(guān)鍵。

　　因此，亟須針對(duì)新能源資源富集的送端電網(wǎng)，探索電網(wǎng)友好型新能源發(fā)展技術(shù)與模式，推動(dòng)電力低碳轉(zhuǎn)型，支撐電網(wǎng)安全運(yùn)行。

　　儲(chǔ)能型光熱發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析

　　儲(chǔ)能型光熱發(fā)電技術(shù)是電網(wǎng)友好型新能源技術(shù)。儲(chǔ)能型光熱發(fā)電是100%優(yōu)質(zhì)綠電，與風(fēng)電、光伏發(fā)電等相比，具有發(fā)電出力可控、為系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量支撐等優(yōu)點(diǎn);與火電相比，具有一次能源清潔、調(diào)峰性能更加靈活等技術(shù)優(yōu)勢(shì);與電化學(xué)儲(chǔ)能相比，具有安全性更高、儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)更長(zhǎng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。因此，儲(chǔ)能型光熱發(fā)電技術(shù)融合光熱發(fā)電“源儲(chǔ)調(diào)一體化”發(fā)展，有利于緩解新能源大規(guī)模并網(wǎng)消納與電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的矛盾。在“雙碳”背景下，發(fā)展光熱電站是促進(jìn)大規(guī)模新能源消納的途徑之一。

　　目前，光熱發(fā)電發(fā)展主要受限原因是投資成本高。根據(jù)國(guó)內(nèi)已(待)投運(yùn)的光熱電站資料，目前光熱電站單位容量投資為光伏電站的6～10倍。隨著技術(shù)進(jìn)步、建設(shè)規(guī)模增加，光熱電站的投資成本也會(huì)逐漸下降。

　　在新能源占比逐漸增加的趨勢(shì)下，“儲(chǔ)能型光熱+光伏”的發(fā)展模式已經(jīng)初顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。國(guó)務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》要求，嚴(yán)控跨區(qū)外送可再生能源電力配套煤電規(guī)模，新建通道可再生能源電量比例原則上不低于50%。以陜武直流配套新能源發(fā)電為例，按照火電、光伏發(fā)電年利用小時(shí)數(shù)分別為4000小時(shí)、1350小時(shí)計(jì)算，在火電機(jī)組最小技術(shù)出力為30%、不依靠大電網(wǎng)調(diào)峰支援、保證新能源利用率95%的情況下初步測(cè)算：在“火電+光伏+儲(chǔ)能”“火電+光熱”“火電+光熱+光伏”3種新能源開發(fā)配置模式下(火電配置容量相同)，3種方式新能源部分的投資比例約為1.2∶1.3∶1(均扣除火電投資)?？梢?，“火電+光熱+光伏”模式經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯，單位造價(jià)低于“火電+光伏+儲(chǔ)能”模式，展現(xiàn)出較好的發(fā)展前景。

　　2020年年底，國(guó)內(nèi)并網(wǎng)運(yùn)行光熱發(fā)電裝機(jī)52萬千瓦，目前在建光熱項(xiàng)目總裝機(jī)111萬千瓦。預(yù)計(jì)近兩年國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電裝機(jī)可突破100萬千瓦，未來5～10年達(dá)到1000萬千瓦。參考光伏發(fā)展規(guī)模與投資強(qiáng)度的關(guān)系，預(yù)計(jì)到2030年，我國(guó)光熱發(fā)電單位建設(shè)成本可下降40%左右。屆時(shí)，綜合考慮儲(chǔ)能型光熱電站在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定方面的優(yōu)勢(shì)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益更加明顯。

　　多方面入手助力儲(chǔ)能型光熱發(fā)電發(fā)展

　　西北地區(qū)以及西藏自治區(qū)等地太陽(yáng)能資源富集，且地域廣闊、人口相對(duì)稀少，具備較好的光熱電站開發(fā)條件。相關(guān)政策也為光熱、儲(chǔ)能的發(fā)展提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。從電網(wǎng)需求來看，根據(jù)“十四五”規(guī)劃，西北地區(qū)、西藏自治區(qū)等地屬于國(guó)家重要的能源基地，是“西電東送”持續(xù)外送區(qū)域，還將建設(shè)多條特高壓直流外送通道;在國(guó)家有關(guān)要求下，直流運(yùn)行需要儲(chǔ)能型光熱發(fā)電發(fā)揮調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓等重要作用。

　　太陽(yáng)能資源富集區(qū)域有必要大力建設(shè)儲(chǔ)能型光熱電站，積極探索儲(chǔ)能型光熱發(fā)電支撐下的電網(wǎng)友好型新能源技術(shù)路徑，滿足能源低碳轉(zhuǎn)型要求，助力早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和。

　　現(xiàn)階段建議盡快開展光資源普查。光熱發(fā)電的建設(shè)條件取決于太陽(yáng)能直射輻射資源，建議各省份開展光資源普查，結(jié)合資源分布做好光伏、光熱發(fā)展總體規(guī)劃，為未來光熱發(fā)展留出空間。

　　建議啟動(dòng)示范項(xiàng)目。可將各省份初步判定的太陽(yáng)能直射輻射資源最優(yōu)地區(qū)納入示范項(xiàng)目選址范圍;科學(xué)選擇合適的光熱技術(shù)類型，盡快啟動(dòng)示范項(xiàng)目，研究探索符合各省份情況的光熱發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)與商業(yè)模式。

　　現(xiàn)階段儲(chǔ)能型光熱發(fā)電仍處于發(fā)展初期，建議出臺(tái)有針對(duì)性的支持政策，推動(dòng)我國(guó)光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　建議對(duì)新能源集中開發(fā)實(shí)行光熱發(fā)電“配額制”，促進(jìn)光伏發(fā)電、風(fēng)電與光熱發(fā)電協(xié)調(diào)發(fā)展。在資源條件合適的地區(qū)，按照一定的光熱容量配比，探索新能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)條件下的開發(fā)與利用。

　　(作者：尚勇 單位：陜西電力經(jīng)研院)