新市場規(guī)則下光熱發(fā)電可以更具競爭力

:在今年2月份美國加利福尼亞州舉行的一場名為“光熱發(fā)電在美國西部不斷發(fā)展的能源市場中扮演的角色（The Role of Concentrating Solar Power in the Evolving Energy Market in the Western U.S.）”研討會上，與會嘉賓展開了激烈的討論，紛紛認(rèn)同光熱發(fā)電可以提供比光伏系統(tǒng)更高的電網(wǎng)穩(wěn)定性，但需要獲取更廣泛的行業(yè)及社會認(rèn)知，促進光熱產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，實現(xiàn)其獨有的商業(yè)價值。

（來源：微信公眾號“CSPFocus光熱發(fā)電資訊”作者：CSPFocus光略咨詢）

美國曾是最早發(fā)展集中式太陽能熱發(fā)電（光熱發(fā)電，CSP）行業(yè)的國家，CSP曾經(jīng)一度成為最受青睞的可再生能源技術(shù)，而隨著光伏系統(tǒng)的價格暴跌，光熱發(fā)電也逐漸淡出。

與會代表說，與CSP不同，即使使用電池，PV也無法提供高可再生能源電力系統(tǒng)所需的長期可調(diào)度發(fā)電。遺憾的是，CSP未能在美國市場得到大力發(fā)展，這恰恰是美國能源轉(zhuǎn)型步伐放緩的表現(xiàn)之一。

面對與會的監(jiān)管機構(gòu)、公用事業(yè)主管和分析師，加利福尼亞能源委員會（California Energy Commission，簡稱CEC）主席David Hochschild闡述說：“可再生能源現(xiàn)在已成為主流，而化石燃料則應(yīng)該只是替代能源。眼下，我們頒布了新的零排放指令，將需要多樣化的可再生資源來保持電力系統(tǒng)的可靠性，光熱發(fā)電具有長時間存儲能力，這是我們非常需要的一種新能源?！?/p>

公用事業(yè)主管和監(jiān)管機構(gòu)回應(yīng)說，“我們制定了雄心勃勃的100％可再生能源計劃，盡管強制性要求無差別地購買最低成本的可再生能源電力，但是，即使光熱發(fā)電系統(tǒng)每千瓦時價格更高，但它作為可靠的可調(diào)度能源擁有更廣闊的價值。因此，盡管資本支出較高，但這對于最終成就安全、可靠、低碳的電力系統(tǒng)將是非常必要的?！?/p>

美國早年間已建成的知名光熱電站包括內(nèi)華達州110MW新月沙丘（Crescent Dunes）熔鹽塔式電站、加利福尼亞州394MW伊萬帕（Ivanpah）塔式光熱電站、亞利桑那州280MW Solana槽式光熱電站等。

據(jù)美國公用事業(yè)規(guī)模太陽能高級分析師Colin Smith提供的數(shù)據(jù)顯示：2010年，美國的光熱發(fā)電裝機量為400MW，而公用事業(yè)規(guī)模的光伏電站裝機僅為100MW。而到2020年，光熱發(fā)電累計安裝量僅提升至1.7 GW，而公用事業(yè)級光伏安裝了35.4 GW。

Smith說，“自2014年以來光熱發(fā)電技術(shù)便一直受到政策激勵、性能表現(xiàn)和高昂投資的困擾。業(yè)內(nèi)會將其與光伏或光伏+儲能技術(shù)進行比較。”部分與會嘉賓也對光熱發(fā)電技術(shù)可行性以及低成本的光伏發(fā)電所帶來的壓力表示擔(dān)憂。

Solar Dynamics公司董事總經(jīng)理Hank Price說，截止到2019年底，全球有90座光熱電站，總裝機約6,000MW在運行。新月沙丘項目因熔鹽系統(tǒng)故障影響了電站運行，內(nèi)華達州NV能源公司于2019年與其解約，這對光熱發(fā)電在美國的發(fā)展造成了不良影響。然而，這只是個別現(xiàn)象，如今全球多個國家和地區(qū)范圍內(nèi)有6座塔式電站和30多座槽式電站均配置了熔鹽儲熱系統(tǒng)，且運行良好。目前，新月沙丘項目正在維修中，將來可能會尋求新的購電方。

光熱發(fā)電發(fā)展的第一個障礙：一味追求回報

根據(jù)美國能源部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2010年光熱發(fā)電項目的資金成本高達數(shù)十億美元，平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）為21美分/kWh，2018年LCOE（12小時儲熱）可降至9.8美分/kWh。

美國能源部：光熱發(fā)電LCOE成本（單位：美分/kWh），2030年目標(biāo)降到5美分/kWh，約合人民幣0.3543元/kWh。

據(jù)CSP Focus此前報道，2019年，由我國上海電氣EPC總包的迪拜950MW光熱光伏太陽能發(fā)電項目中光熱發(fā)電（共700MW）合同價格為8.3美分/kWh，這個數(shù)字遠低于天然氣峰化裝置LCOE的15美分/kWh。

內(nèi)華達州前公用事業(yè)專員Rebecca Wagner和能源效率和可再生技術(shù)中心（CEERT）高級技術(shù)顧問Jim Caldwell等與會嘉賓提到，光熱發(fā)電若能獲得更好的商業(yè)發(fā)展，需要政府予以新的激勵措施，不能僅憑“資源成本最低”這個標(biāo)準(zhǔn)進行評判，而是要評估其獨特的系統(tǒng)收益。

光熱行業(yè)人士需要向監(jiān)管機構(gòu)證明盡管CSP的成本可能更高，但其特有的儲熱系統(tǒng)可滿足用電高峰需求，填補風(fēng)能或光伏發(fā)電的缺口。在這種主張下，監(jiān)管機構(gòu)將需要重新考慮現(xiàn)有的市場規(guī)則和監(jiān)管機制，以支持像光熱發(fā)電這種具備多重功能的高價值新能源電力發(fā)展。

Caldwell說，現(xiàn)有的市場規(guī)則是按照能源、裝機/發(fā)電量和輔助服務(wù)分別規(guī)定了采購標(biāo)準(zhǔn)，CSP在單獨的招標(biāo)中很難獲勝，但是若將這三者結(jié)合起來進行評估，光熱發(fā)電將成為最具成本優(yōu)勢的解決方案，尤其是在現(xiàn)階段，發(fā)電量和輔助服務(wù)變得越加有價值。電力系統(tǒng)顧問（前NREL工程師兼GE技術(shù)總監(jiān)）Debra Lew表示，風(fēng)能和光伏通過逆變器與電網(wǎng)互連會導(dǎo)致電壓和頻率波動，從而為保護系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)。但是，未來風(fēng)能和光伏太陽能裝機會不斷增長，而對于這一未來，電力系統(tǒng)卻還沒有足夠好的應(yīng)對方案。

系統(tǒng)操作員正在購買硬件，以糾正當(dāng)前電壓和頻率波動并對之做出反應(yīng)。在獲得清潔能源的同時，不得不在系統(tǒng)穩(wěn)定性方面付出很高的成本。而現(xiàn)在很少有激勵措施或市場機制對這方面的投資進行補償。

諸如光熱發(fā)電、儲水、地?zé)嵩趦?nèi)的零排放可調(diào)度能源可為系統(tǒng)提供穩(wěn)定性，這個比公用事業(yè)部門對硬件的投資更有價值。

美國國家可再生能源實驗室（NREL）高級分析師Trieu Mai表示，我們已經(jīng)為整合資源計劃做了建模，可以識別CSP和其他低碳技術(shù)的更高價值，從而抵消其較高的成本。然后可以在迭代過程中使用生產(chǎn)成本模型重新評估投資組合的可靠性和資源充足性。

通過建模可以將CSP項目（尤其是結(jié)合了光伏或天然氣的光熱發(fā)電混合項目）與傳統(tǒng)的峰值電廠進行比較，并確定哪種電廠設(shè)計最適合含較高新能源比例的電網(wǎng)。

光熱發(fā)電發(fā)展的第二個障礙：短期思維模式作祟

Lew說，當(dāng)下使用的模型通常只會導(dǎo)出短期解決方案，并沒有長期的規(guī)劃。在將來，能源規(guī)劃者可能會使用“超級模型”來識別高資本支出中的長期價值。

亞利桑那州公共服務(wù)（APS）公共政策副總裁Barbara Lockwood說，光熱發(fā)電項目往往投資規(guī)模巨大，且開發(fā)周期較長，而現(xiàn)在的環(huán)境下，例如小型光伏+儲能裝置這種需要較低資本支出和較短開發(fā)時間的項目似乎更受歡迎。

內(nèi)華達州前局長Wagner說，公用事業(yè)公司似乎更喜歡“50MW或100MW級別的投資項目方案”，因為風(fēng)險似乎較小。但這完全是短期思維模式作祟，要實現(xiàn)100％的清潔能源目標(biāo)，我們需要跳脫思維定式，發(fā)掘所有可能的機會。

加利福尼亞獨立系統(tǒng)運營商首席執(zhí)行官Steve Berberich說，如今，電氣化和零排放規(guī)定可能會使加利福尼亞電力系統(tǒng)的負荷增加75％以上，這將需要對新一代系統(tǒng)進行“大筆投資”。而這筆投資中必須包含諸如光熱發(fā)電在內(nèi)容的可再生能源服務(wù)。

加州公共事業(yè)委員會（CPUC）能源部負責(zé)人Edward Randolph表示，價值正在成為“計劃的關(guān)鍵部分”。

在CPUC2019年的一項規(guī)定中，未配置儲能的光伏的有效負載能力設(shè)置為17％，這意味著100MW光伏太陽能采購中只有17MW來滿足峰值需求。我們需要增加能源采購以更好地滿足電力系統(tǒng)高峰時段的需求。

我們需要根本性的重新思考到底什么樣的新能源系統(tǒng)配置是最有長遠發(fā)展意義的。我們要尋求一種具有遠見的新方法，改變現(xiàn)有市場機制，使所有資源在平等的基礎(chǔ)上進行競爭，綜合評估在能源電力供應(yīng)、靈活性、電網(wǎng)服務(wù)等方面的價值，以建立合理的補貼機制。