補位新型電力系統(tǒng) 光熱發(fā)電離風口還有多遠？

在加速構建“以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”的背景下，作為清潔電力以及有助于解決新能源發(fā)電波動性問題的成熟路徑，太陽能(7.090, 0.00,0.00%)熱發(fā)電(也稱光熱發(fā)電)將扮演什么角色?艱辛前行多年的光熱發(fā)電，是否即將迎來一次巨大的發(fā)展機遇?

從內蒙古烏拉特中旗及青海德令哈市的兩座商業(yè)化運營的太陽能熱發(fā)電站的建設運營情況，或可一見端倪。

(烏拉特中旗太陽能熱發(fā)電項目)

“要珍惜太陽能熱發(fā)電資源”

內蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市東北部的烏拉特中旗導熱油槽式100MW太陽能熱發(fā)電項目，是目前國內最大的光熱電站。項目年發(fā)電量達到約3.92億千瓦時，每年可節(jié)省標煤12萬噸、減排二氧化碳30萬噸。

項目業(yè)主方之一常州龍騰光熱科技股份有限公司總經理俞科介紹，“蒙西電網每天下午6點到晚上10點左右會出現(xiàn)晚高峰結構性缺電，而內蒙古烏拉特中旗導熱油槽式100MW太陽能熱發(fā)電項目的投運為緩解地區(qū)結構性缺電發(fā)揮了很大作用。”

他表示，太陽能熱發(fā)電機組配置儲熱系統(tǒng)，可實現(xiàn)24小時連續(xù)穩(wěn)定發(fā)電，可替代燃煤電站作為基礎負荷，提高風電、光伏等間歇性可再生能源消納比例，并可作為離網系統(tǒng)的基礎負荷電源;同時，機組啟動時間、負荷調節(jié)范圍等性能優(yōu)于燃煤機組，可深度參與電網調峰，保證電網及電源的高效利用;此外，太陽能熱發(fā)電還可根據電網用電負荷的需要，參與電力系統(tǒng)的一次調頻和二次調頻，確保電網頻率穩(wěn)定，保證電網安全。

“光熱電站的負荷調節(jié)范圍可以達到5%-100%”，中國船舶(15.640,0.00, 0.00%)集團新能源有限公司專業(yè)人士介紹。該公司是烏拉特中旗項目設計、工程管理、調試、運維方。

構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的重要抓手，但同時也面臨諸多挑戰(zhàn)。電力規(guī)劃設計總院(8.650, 0.00, 0.00%)高級顧問孫銳指出，光伏發(fā)電和風力發(fā)電受到氣象條件制約，發(fā)電功率具有間歇性、波動性和隨機性，對電力系統(tǒng)的安全性和供電可靠性造成了重大挑戰(zhàn)。

他認為，要構建新型的電力系統(tǒng)，對儲能容量的需求是巨大的，同時還需要更多的具有交流同步發(fā)電機特性的靈活調節(jié)電源。

“電力系統(tǒng)的運行，需要連續(xù)、穩(wěn)定的電源作為支撐。”浙江中控太陽能技術有限公司董事長金建祥介紹，中控德令哈50MW塔式熔鹽儲能太陽能熱發(fā)電項目為例(配置7小時儲能)，在2020年2月1日至2月13日期間，實現(xiàn)了機組292.8小時的連續(xù)、不間斷穩(wěn)定運行。光熱電站通過配置更大容量的儲能系統(tǒng)，還可進一步提高不間斷運行的時長。

由于太陽能熱發(fā)電與生俱來的“優(yōu)勢”，其對電網的“友好性”正逐漸得到認可。國網能源研究院副院長蔣莉萍日前指出，對于電力系統(tǒng)而言，太陽能熱發(fā)電是一個非常好的技術，具有常規(guī)電源的可調度性，同時又是清潔能源，是構建以新能源為主的新型電力系統(tǒng)的一個重要支撐性技術，西部地區(qū)一定要珍惜當?shù)靥柲軣岚l(fā)電的資源。

對此，國家電網有限公司西北分部規(guī)劃部副主任孫驍強指出，現(xiàn)代電力系統(tǒng)正逐步向高比例可再生能源和高比例電力電子設備趨勢發(fā)展，在此背景下，新能源發(fā)電機組與傳統(tǒng)同步發(fā)電機有重大區(qū)別，其出力的波動性及機組對電網的弱支撐性，對電網確保電力電量供應及電力系統(tǒng)的安全，都帶來了挑戰(zhàn)。

以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，其自身發(fā)展與重構需要圍繞兩大方面來解決一些關鍵問題，一方面是以高比例可再生能源確保電力電量供應，需要重點解決可靠替代火電、調峰能力提升、可再生電源發(fā)電量占比提高的問題;另一方面是電力系統(tǒng)安全，需要重點保障頻率安全、電壓安全、功角穩(wěn)定。

孫驍強表示，“光熱電站固有的特點，使其同時具備解決這兩大方面問題的能力，在支撐新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行及確保供電方面大有可為。”

眾多傳統(tǒng)行業(yè)的新生之機?

青海的新能源規(guī)模化開發(fā)已經開展多年，以100%清潔能源使用為目標，要打造清潔能源建設、使用和輸出全鏈條示范省，但也面臨著缺乏靈活可調的支撐電源、本地消納負荷不足等巨大的挑戰(zhàn)。

光熱發(fā)電可以作為當?shù)氐闹坞娫磁c調節(jié)電源，配套建設光伏、風電，既可利用現(xiàn)有特高壓通道外送，提高現(xiàn)有通道的利用率，也可為新建外送通道提供電力支持與穩(wěn)定運行支撐。

而且，從首批示范項目來看，太陽能熱發(fā)電不僅有助于清潔能源對傳統(tǒng)能源的替代，還可促進當?shù)亟洕鐣C合發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境的改善。

據金建祥介紹，青海中控德令哈50MW光熱電站的建設，直接帶動了當?shù)馗叨藱C械制造(高精度定日鏡支架)、化工材料(熔鹽)等多個產業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)了海西華匯、聯(lián)大化工等多家在行業(yè)內具備競爭優(yōu)勢的當?shù)仄髽I(yè)，德令哈市更是提出了“打造中國光熱之都”的發(fā)展愿景。

同時，光熱電站的建設、運營不僅為當?shù)靥峁┐罅康墓ぷ鳈C會，提升當?shù)鼐蜆I(yè)水平，助力鄉(xiāng)村振興，還有利于改良、修復當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

俞科介紹，光熱電站就業(yè)人數(shù)是同等規(guī)模光伏電站的10倍，“以內蒙古烏拉特中旗導熱油槽式100MW光熱發(fā)電項目為例，3年建設期可帶動1000余人就業(yè)，運營期可帶動200人就業(yè)。”

在生態(tài)環(huán)境方面，他強調，光熱電站大多建在荒漠化土地上，且光熱發(fā)電具有逐時精確跟蹤太陽的特性并建有防風墻，能夠降低項目場址的蒸發(fā)量、減小風沙移動速度，有利于當?shù)厣鷳B(tài)改善。

金建祥表示，“在項目建設期，沙丘就會被平整成平地，減少風沙;同時由于鏡場能阻擋風沙，可大大減緩地表風速，從而減少地表風沙的流動、保護土壤免受侵蝕，一定程度上起到了防風固沙的作用;此外因為陽光被定日鏡反射，致使鏡場內蒸發(fā)量明顯減少，再加上定日鏡用少量水清洗后，水滲流入土壤，增加了土壤濕度，為植物生長提供了必要的水分，有利于植被恢復。”

此外，俞科認為，將太陽能熱發(fā)電產業(yè)做大做強，可作為推動傳統(tǒng)裝備制造業(yè)轉型升級和培育戰(zhàn)略新興產業(yè)的重要抓手。

他指出，太陽能熱發(fā)電產業(yè)首先能夠有效轉移鋼材、水泥、玻璃等過剩產能，其設計制造電站所用技術設備與傳統(tǒng)造船行業(yè)、火電行業(yè)具有技術同源性，有助于在我國能源轉型過程中幫助傳統(tǒng)產業(yè)鏈企業(yè)獲得新生。同時，太陽能熱發(fā)電能夠為新能源、新材料、高端裝備制造等戰(zhàn)略新興產業(yè)發(fā)展構建新的增長引擎，并有利于提升產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的制造業(yè)和科技工業(yè)水平。

“烏拉特中旗項目全生命周期有25億的納稅額，而且光熱項目拉動就業(yè)多，產業(yè)鏈長，生態(tài)環(huán)境效益好，集熱場所用材料都可以回收。”中船新能源有關人士這樣說。

由于看好光熱發(fā)電的前景，央企和民企都在進入這個領域。依托示范項目的帶動，中國光熱產業(yè)在技術和設備方面，正在躋身國際一流。

常州龍騰光熱科技股份有限公司總經理俞科介紹，中國船舶集團新能源有限公司依托船舶動力系統(tǒng)的設計、質量、裝備制造體系優(yōu)勢，開展了大量的首臺套研制、系統(tǒng)集成創(chuàng)新和結構優(yōu)化等工作，已形成光熱領域的科研、設計、質量、工藝、供應鏈以及試驗驗證體系，并將技術成果應用于項目，創(chuàng)造了光熱項目單日系統(tǒng)注油570噸的世界記錄、單日注油38個集熱回路的世界記錄、集熱場一次流量平衡調節(jié)精度的世界記錄、全球首創(chuàng)太陽能化鹽實現(xiàn)220噸/小時的最快世界記錄(傳統(tǒng)天然氣化鹽約40噸/小時)，攔截率、光熱轉換效率等核心指標達到國際領先水平。

他談到，“截至7月21日，內蒙古烏拉特中旗槽式100MW太陽能熱發(fā)電項目2021年已發(fā)電12568.8萬千瓦時。在7月18日-7月21日期間，機組連續(xù)4天、不間斷、穩(wěn)定、高負荷運行，發(fā)電量超過800萬千瓦時。期間，7月19日，單日發(fā)電量達到206.4萬千瓦時;7月份以來，在夜間電網結構性缺電的情況下，保持90%以上高負荷運行。”

俞科表示，通過內蒙古烏拉特100MW項目的示范，龍騰光熱也實現(xiàn)了集熱設備的完全國產化和進口替代，掌握了關鍵核心技術，參與到國際標準的制定。

(烏拉特中旗太陽能熱發(fā)電項目)

政策缺乏連續(xù)性 亟待明確戰(zhàn)略定位

雖然首批示范項目已經建設投產，但太陽能熱發(fā)電產業(yè)目前仍處于初期發(fā)展階段，發(fā)電裝機規(guī)模仍然較小，作為一種零碳排放的可再生能源，也往往被政策和市場“忽視”，整個行業(yè)仍存在諸多瓶頸。

電力規(guī)劃設計總院高級顧問孫銳認為，目前制約我國光熱發(fā)電可持續(xù)發(fā)展的主要因素在于相關政策缺乏連續(xù)性。

他表示，國家發(fā)改委價格司在批復第一批示范項目的上網電價文件中，僅僅明確2018年底前并網發(fā)電項目的上網電價，對以后并網發(fā)電項目的上網電價一直沒有明確，使得投資方擔心如果不能在2018年底前并網發(fā)電，上網電價存在不確定性，投資回報難以保障，導致部分投資方就放棄了項目建設。

“再比如，2020年初出臺的《關于促進非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》，明確新增光熱項目不再納入中央財政補貼范圍，該文件在光熱發(fā)電領域產生了極大震動，光熱發(fā)電的良好發(fā)展勢頭立即跌入谷底。”孫銳指出，在我國光熱發(fā)電產業(yè)發(fā)展的初期階段，上網電價形成機制尚未完成市場化改革之前，取消電價補貼，意味著抑制了市場需求，生產企業(yè)沒有訂單，投資建設的生產線閑置，企業(yè)資金鏈斷裂，技術骨干也將流失，使近10年時間發(fā)展起來的產業(yè)鏈面臨“生死存亡”的境地。

對此，金建祥也表示，缺乏連續(xù)性的政策支持，是當前太陽能熱發(fā)電面臨的重要難題。他指出，自2016年推出首批示范項目后，國家一直未明確光熱發(fā)電下一步的支持政策。由于政策缺乏延續(xù)性，導致當前我國光熱發(fā)電缺乏明確的市場發(fā)展空間，成本也無法通過規(guī)?；瘧贸掷m(xù)降低，處于起步階段的光熱發(fā)電產業(yè)，有被扼殺在搖籃中的風險。

同時，他還認為，光熱發(fā)電的價值無法在現(xiàn)有電力市場機制下得到合理體現(xiàn)，現(xiàn)行的融資環(huán)境、土地政策、稅收政策無法為光熱發(fā)電的健康發(fā)展提供有力支撐，也是當下制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。

金建祥建議，在“十四五”規(guī)劃中，明確光熱發(fā)電的戰(zhàn)略定位，并規(guī)劃一定裝機容量，通過規(guī)劃引導行業(yè)加大研發(fā)投入，適當擴大行業(yè)規(guī)模，推動光熱發(fā)電成本的逐步下降，并在一定期限內繼續(xù)給予光熱發(fā)電一定的補貼，給起步階段的光熱發(fā)電走向平價上網一個合理的緩沖期。

他還提到，在今年4月發(fā)布的《國家發(fā)展改革委關于進一步完善抽水蓄能價格形成機制的意見》中明確抽水蓄能電站實行的兩部制電價政策，而光熱發(fā)電自帶大規(guī)模熔鹽儲能系統(tǒng)，完全可以在電力系統(tǒng)中承擔與抽水蓄能電站同樣的角色，建議參照抽水蓄能價格政策，落實儲能型光熱電站的價格形成機制，以體現(xiàn)光熱發(fā)電的獨特價值。

此外，金建祥還表示，“十四五”期間，在風電、光伏裝機規(guī)模集中、比例迅速提高的地區(qū)，可以布局建設一批“光熱+光伏/風電”多能互補示范項目，以光熱發(fā)電作為調峰手段，通過多種能源的有機整合和集成互補，緩解風光消納問題，促進可再生能源高比例應用。

在俞科看來，政策導向上應發(fā)揮光熱發(fā)電的調峰特性，引導“光熱+光伏/風電”的可再生能源基地建設模式，深入推進源網荷儲和多能互補項目建設;完善跨區(qū)峰谷分時電價政策，并將銷售電價模式向電源側傳導，體現(xiàn)光熱發(fā)電的基礎負荷和調峰價值，推動我國光熱產業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

目前，光熱產業(yè)在項目和技術上已有一定基礎，對于未來新能源為主體的電力系統(tǒng)的意義也毫無疑問，但是否能成為新能源行業(yè)下一個風口，還取決于能否獲得持續(xù)政策支持，加速規(guī)?；当竞图夹g創(chuàng)新迭代。