4月26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,內(nèi)蒙古恒瑞新能源有限責(zé)任公司總工程師司有華先生出席會議并作《提高光熱應(yīng)用水平創(chuàng)造發(fā)展前景》的主題演講。

圖:司有華
2023年內(nèi)蒙古自治區(qū)能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“10個全國第一”,內(nèi)蒙古已經(jīng)建成全國最大的新能源基地,但新型電力系統(tǒng)建設(shè)明顯滯后。北愛爾蘭電力傳輸運營商提出,對于一個獨立電網(wǎng),非同步機滲透率最高為80%,否則由于系統(tǒng)慣量過低,嚴(yán)重影響系統(tǒng)頻率安全。
司有華表示,在此情況下,有必要通過擴大光熱發(fā)電規(guī)模,探索出一條構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的有效路徑。
按照調(diào)峰機組優(yōu)化設(shè)計光熱運行方式
司有華分別從光熱發(fā)電的優(yōu)勢和光熱運行方式的角度出發(fā),說明為何要按照調(diào)峰機組優(yōu)化設(shè)計光熱運行方式。
一、光熱發(fā)電的優(yōu)勢
據(jù)司有華介紹,光熱發(fā)電具備調(diào)峰能力強、調(diào)峰范圍廣、離并網(wǎng)可操作性高、爬坡速度快、應(yīng)用時序性強的優(yōu)勢。
1、調(diào)峰能力強:光熱發(fā)電屬于有源儲能,儲能時長一般在10小時左右,具有較強的日調(diào)節(jié)能力,光熱發(fā)電與風(fēng)電在季節(jié)上有一定互補性,體現(xiàn)季節(jié)調(diào)節(jié)能力。風(fēng)電呈現(xiàn)的是冬大夏小,太陽能一般是夏大冬小。
2、調(diào)峰范圍廣:光熱發(fā)電機組最小技術(shù)出力為機組額定容量的5%,在機組額定容量10%情況下可長時間連續(xù)穩(wěn)定運行,遠(yuǎn)低于火電靈活性改造后的25%。
3、離并網(wǎng)可操作性高:光熱與火電相比可以用更快的速度啟動并網(wǎng)發(fā)電,溫態(tài)啟動時間1小時左右,熱態(tài)啟動時間約20分鐘,必要時可以隨時離線。
4、爬坡速度快:火電機組的爬坡速率一般為額定裝機容量的2.5%/分鐘,光熱機組的爬坡速率最大可達(dá)到額定裝機容量的10%/分鐘,在系統(tǒng)發(fā)電功率的調(diào)整能力上是火電的4倍,也就是說光熱發(fā)電在提供功率調(diào)整輔助服務(wù)時可以替代同等容量的4臺火電機組。
5、應(yīng)用時序性強:光熱發(fā)電建設(shè)周期一般為2年,使用壽命最低35年。
二、光熱運行方式
司有華表示,光熱有高效運行、調(diào)峰運行兩中運行方式。
1、高效運行:

按照“應(yīng)發(fā)盡發(fā)”原則,使機組熱效率最高,經(jīng)濟(jì)性最好,適合保障性并網(wǎng)項目。光熱項目設(shè)計時,主要根據(jù)不同資源條件,確定項目鏡場面積、儲能規(guī)模和發(fā)電小時數(shù)。
司有華表示,現(xiàn)在提及的光熱示范項目是按此方式運行的。
2、調(diào)峰運行:

根據(jù)電力系統(tǒng)中“源-荷-儲”一體化運行結(jié)果進(jìn)行調(diào)峰運行,實現(xiàn)給新能源調(diào)峰。光熱項目設(shè)計時需要結(jié)合資源條件、調(diào)峰功率變化、運行效果進(jìn)行仿真評估確定光熱最終發(fā)電小時數(shù)和光熱收益情況。
如上圖所示,早晚高峰時段光熱滿功率運行,中午光伏最高功率運行時段,光熱則以最低功率運行。
光熱替代火電發(fā)揮在線支撐作用
光熱如何代替火電發(fā)揮在線支撐作用?司有華做出如下回答。
一、通過在線發(fā)揮對電力系統(tǒng)的作用
司有華表示,光熱發(fā)電具備和火電相同的汽輪發(fā)電機組,可以為電力系統(tǒng)提供更好的長周期調(diào)峰能力和轉(zhuǎn)動慣量,需要通過長時間在線才能發(fā)揮對電力系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻作用,保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
內(nèi)蒙古烏拉特中旗光熱項目2023年發(fā)電小時數(shù)達(dá)到3300小時,初步具備作為調(diào)峰和基礎(chǔ)性電源的潛力。
二、推動光熱項目降低單位千瓦投資
司有華介表示,光熱項目降低單位千瓦投資的方式有以下兩種:
1、通過增加研發(fā)和應(yīng)用費用,通過技術(shù)進(jìn)步和迭代,實現(xiàn)投資降低。
光熱的發(fā)電小時數(shù)保持3300小時,光熱單位千瓦投資降至14000元/千瓦時,光熱電價約為0.5元/千瓦時,若參加蒙西現(xiàn)貨交易,光熱發(fā)電就能實現(xiàn)獨立運行。
2、通過降低集熱場鏡場面積和儲能小時數(shù),按照減配的方式降低投資。
按照現(xiàn)在技術(shù),光熱發(fā)電小時數(shù)約為1700小時,光熱單位千瓦投資降至14000元/千瓦時,此時電價約為0.9元/千瓦時,需要按照1:3的比例配置風(fēng)電項目,才能實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)平衡。

如上圖,兩種方式對比來看,通過技術(shù)進(jìn)步和迭代保證光熱項目長時間在線運行,是實現(xiàn)光熱發(fā)電對火電替代的有效路徑。
建立光熱發(fā)電保供機制
目前,內(nèi)蒙古自治區(qū)在夏季和冬季用電負(fù)荷高峰時段與風(fēng)電、光伏低出力以及供熱機組發(fā)電受阻等因素相互疊加時,經(jīng)常出現(xiàn)缺電局面,需要采取保供措施。
根據(jù)實際運行情況看,在缺電時段由于沒有富余電力可供儲存,化學(xué)、抽水蓄能等儲能無法發(fā)揮調(diào)節(jié)和頂峰作用,在火電不足以提供保證容量時,就會出現(xiàn)限制用電。
光熱發(fā)電的能量來自于兩部分,一部分是集熱島提供的太陽能熱,作為主要發(fā)電熱源,另外一部分是天然氣輔助系統(tǒng),通過大容量燃?xì)馊廴邴}加熱鍋爐替代過去的化鹽鍋爐,在缺風(fēng)少光的時段將天然氣輔助供熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)為主熱源發(fā)電系統(tǒng),保證光熱機組在任何需要的時候都能滿負(fù)荷運行,可替代火電作為保供機組。
另外,司有華表示,不使用天然氣輔助系統(tǒng)可以發(fā)電3000小時,若使用天然氣輔助系統(tǒng)則需發(fā)電3600小時,約有400~600小時需要用天然氣輔助發(fā)電。
儲熱型光熱電站市場化運行研究
據(jù)司有華介紹,光熱發(fā)電兼具調(diào)峰電源和儲能的雙重功能:
1、光熱具備和火電相同的電網(wǎng)調(diào)節(jié)、支撐能力;
2、熱配套長時儲能參與市場運行,調(diào)峰近似于火電的增減式運行,具備和火電相同的調(diào)峰和頂峰保證作用;
3、光熱屬于新能源發(fā)電品種,具備綠電屬性。
司有華表示,由于光熱發(fā)電在國內(nèi)外并網(wǎng)運行容量較小,目前沒有光熱發(fā)電參與電網(wǎng)調(diào)峰運行模式的案例;建議光熱發(fā)電現(xiàn)階段暫時參照火電交易進(jìn)行規(guī)則優(yōu)化后,參與電力市場交易。
火電和新能源的交易規(guī)則存在差異,火電沒有回收機制和補償機制;因為新能源在現(xiàn)貨交易中,凡是新能源大發(fā)時電價普遍較低,為保證新能源收益,設(shè)置了補償機制和回收機制。目前,平價項目的補償機制按照70%進(jìn)行補償,回收機制按照1.25倍,比如說0.31元,上限不可能超過0.31乘以1.25的區(qū)間。若光熱按照新能源的交易規(guī)則,上限則會受到限制,因此建議光熱參照火電現(xiàn)貨市場交易規(guī)則。
另外,司有華從發(fā)電小時數(shù)方面說明了為什么要給光熱發(fā)電爭取新能源發(fā)電政策。
光熱發(fā)電自身擁有大規(guī)模的熱儲能,具備將低谷時段的電力轉(zhuǎn)移到高峰時段的能力,具備和火電相似的調(diào)峰和頂峰保證作用。建議參照火電享受330元/千瓦/年的容量電價補貼。
以巴彥淖爾市烏拉特后旗項目按當(dāng)前交易價格參與調(diào)峰運行為例,發(fā)電小時數(shù)應(yīng)在2500~3100小時,火電發(fā)電小時數(shù)在4500~6000小時,電化學(xué)儲能和抽水蓄能等儲能利用小時數(shù)在1300小時左右,光熱發(fā)電小時數(shù)是火電的一半,是儲能的兩倍。
在參與電力市場現(xiàn)貨交易時,要求火電中長期簽約比例為90%,儲能可以不進(jìn)行中長期簽約,全部進(jìn)行現(xiàn)貨交易,光熱發(fā)電小時數(shù)介于儲能和火電之間,因此光熱在參與電力市場現(xiàn)貨交易時,建議中長期簽約比例降低至40%;同時光熱屬于新能源發(fā)電項目,建議光熱項目不承擔(dān)市場調(diào)節(jié)類費用。
前面提及建議光熱參照火電現(xiàn)貨市場交易規(guī)則,火電要給新能源補償,新能源現(xiàn)貨交易時基本接近0.1元。按照長期的0.7倍約為0.23元,中間的差價由火電進(jìn)行補償,按照去年的補償機制,火電現(xiàn)貨交易結(jié)算價后,需要拿出0.1元補給新能源。按照該補償機制,光熱可能無法實現(xiàn)自負(fù)盈虧,因此建議光熱項目不承擔(dān)市場調(diào)節(jié)費用。
按照上述邊界條件,光熱項目單位千瓦投資需下降至16723元/千瓦,光熱收益電價可達(dá)到0.5953元/千瓦時,可達(dá)到投資企業(yè)項目內(nèi)部收益率(稅前)5%的最低收益要求,可以參與內(nèi)蒙古電力市場現(xiàn)貨交易獨立運行。
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。
