儲熱型光熱發(fā)電能否彌補光伏短板？

光伏發(fā)電行業(yè)的大規(guī)模發(fā)展正在不斷改善著儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)的商業(yè)化發(fā)展前景，同時多國監(jiān)管部門對儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)的青睞也大大鼓舞了各方的參與熱情。 　　近日，沙特ACWA國際電力公司COO（首席運營官）Scott Frier表示：“目前，公共電力承購商和監(jiān)管部門正在加大對儲熱型光熱發(fā)電項目的支持力度”。 　　Frier是阿本戈美國公司的前首席運營官，曾參與開發(fā)了裝機規(guī)模為280MW的Solana光熱電站。據(jù)他透露，此前亞利桑那公共服務(wù)公司（APS）同意收購Solana電站所發(fā)全部電力的重要原因就是在于其無間歇供電的特性。Solana電站的儲熱容量為1680MWh/天，也是美國除抽水蓄能系統(tǒng)外最大的儲能型電站。 　　光伏裝機量劇增引發(fā)的各種問題 　　近年來光伏發(fā)電裝機量不斷攀升，但光伏電站只能白天發(fā)電和供電，因此便要求其它類型的發(fā)電站來提供人類夜間所需的電力需要，尤其是在人們晚上和早上用電的高峰時段。 　　曾經(jīng)參與Solana電站收購電價談判的APS公司的資源采購經(jīng)理Brad Albert表示：“現(xiàn)在大家已經(jīng)感受到光伏的強大市場滲透力了，因此對我們來說不能確定的只是用戶屋頂光伏發(fā)電設(shè)施的安裝潛力究竟有多大。” 　　光伏發(fā)電在APS公司白天電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的大規(guī)模部署正在重塑公司的電力負載結(jié)構(gòu)，也在影響著當(dāng)?shù)氐恼w電力市場。Albert透露：“現(xiàn)在我公司夜間的電價反而高于白天。” 　　隨著越來越多的光伏發(fā)電項目并網(wǎng)，白天的電力供應(yīng)相當(dāng)充分，伴隨發(fā)生的就是儲熱型光熱發(fā)電系統(tǒng)的價值日益凸顯，因為它可以把電站發(fā)電時間調(diào)整到傍晚用電高峰。 　　事實上，當(dāng)人們晚上下班回家后，很多公共供電公司都面臨著如何滿足人們晚上用電高峰的問題。而隨著光伏電站白天為電網(wǎng)提供負載的不斷增加，白天和夜間的電力供需越來越不平衡。 　　在APS公司的服務(wù)區(qū)域內(nèi)，屋頂光伏發(fā)電設(shè)備的安裝數(shù)量已從2010年的900上升到2013年的18000。而在加利福利亞目前白天電力供應(yīng)的7.4%來源于光伏項目，包括屋頂光伏設(shè)施和大規(guī)模地面光伏電站。 　　Albert表示，由于沙漠環(huán)境的冬季夜間非常寒冷，對于APS公司來說日出前一小時也屬于電高峰期，因此具備通宵供電的能力非常重要。而且屬于APS公司服務(wù)區(qū)域的很多老房子都需要靠電能來取暖。 　　Albert補充道：“對于我們來說，最關(guān)鍵的時間段就是日落后以及冬天日出之前。相比加利福尼亞州等一些多使用天然氣取暖的地區(qū)，我們所屬區(qū)域的用電負載要更高一些。” 　　儲熱型光熱發(fā)電項目更受新興市場青睞 　　當(dāng)光熱發(fā)電行業(yè)最早在西班牙和美國初步發(fā)展的時候，監(jiān)管部門并沒有對儲熱做要求。 　　目前，隨著光伏發(fā)電行業(yè)的高度滲透，儲熱型光熱發(fā)電項目更易獲得公共電力公司的青睞，比如APS公司。另外在一些光熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展條件較優(yōu)越的國家，往往會立法規(guī)定光熱電站必須配備一定時長的儲熱系統(tǒng)。 　　為了鼓勵儲熱型光熱發(fā)電項目的建設(shè)，在南非、摩洛哥、智利、沙特阿拉伯等國家，監(jiān)管部門和電力承購商一般會對峰值用電制定一個較高的電價，或者可以簡單地要求光熱發(fā)電項目必須配置至少多長時間的儲熱系統(tǒng)來保障當(dāng)?shù)匾归g用電高峰時的用電需要得以被滿足。 　　摩洛哥太陽能管理局（MASEN）為傍晚峰電提供的價格比標(biāo)準(zhǔn)電價要高15%。南非可再生能源獨立電力生產(chǎn)采購計劃（REIPPPP）設(shè)立的傍晚峰電價格甚至更高，某些情況下可以達到白天電價的2.7倍。 　　事實上，南非近年來開發(fā)的每一個光熱電站都是帶儲熱的，而且隨著技術(shù)不斷成熟，儲熱容量也在大幅增加。比如2011年獲批、采用蒸汽存儲技術(shù)的Khi Solar電站的儲熱時長為2小時，而最近獲批的、采用熔鹽儲熱技術(shù)的Redstone電站的儲熱時間則長達12小時。 　　南非對儲熱技術(shù)強有力的支持政策大大刺激了本國光熱發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，預(yù)計到2030年可以實現(xiàn)1.2GW的光熱發(fā)電項目裝機目標(biāo)。 　　圖：南非夏冬兩季早晚用電高峰的電力需求對比 　　不過，僅僅在REIPPPP規(guī)劃實施的前四年，南非已經(jīng)進行了600MW光熱發(fā)電項目的招標(biāo)工作，完成了規(guī)劃目標(biāo)的一半。一旦上述1.2GW的光熱發(fā)電項目全部投運，那么在日出以前或傍晚用電高峰等必要的情況下，南非每天可以儲存2500MWh的電能。 　　南非鄰國納米比亞（Namibia）的國家電力公司（NamPower）2015年初表示，該國招標(biāo)的光熱發(fā)電項目必須配置6-8小時的儲熱系統(tǒng)以解決該國凸顯的峰值電力無法滿足的問題。 　　我們把視線轉(zhuǎn)向中東，沙特規(guī)定首輪光熱發(fā)電項目招標(biāo)時將要求儲熱時長最低為4個小時，在后續(xù)的幾輪招標(biāo)中則要求儲熱時間更長。雖然沒有提供具體招標(biāo)明細，但沙特明確表明對光熱發(fā)電的重視程度要高于光伏，制定了到2040年完成光熱發(fā)電項目裝機25GW和光伏發(fā)電項目裝機16GW 的目標(biāo)。 　　說到儲熱系統(tǒng)的在建規(guī)模，智利可以說是冠絕全球，目前該國已計劃并正在建設(shè)的儲熱系統(tǒng)容量為3575MWh/天，來自阿本戈開發(fā)的Atacama 1和Atacama 2兩個項目。如果不出意外，明年4月份SolarReserve公司在智利規(guī)劃開發(fā)的Copiapo項目將獲得最終批準(zhǔn)，屆時可以為智利儲熱系統(tǒng)總量再增加3640MWh/天。 　　此外，智利要求本國開發(fā)的光熱電站至少配置3小時的儲熱系統(tǒng)（以系統(tǒng)85%運行負荷為標(biāo)準(zhǔn)），同時嚴(yán)格限制常規(guī)補燃燃料的使用，強制要求項目開發(fā)商配置的儲熱系統(tǒng)容量要滿足通宵運行并且可以實現(xiàn)不補燃啟動。 　　光熱發(fā)電應(yīng)成為發(fā)展可再生能源的首選 　　美國加利福利亞和亞利桑那州雖然沒有強制要求光熱發(fā)電項目必須配備儲熱系統(tǒng)，但是當(dāng)?shù)乇O(jiān)管部門和電網(wǎng)運營商表示他們更喜歡帶儲熱的項目。 　　近日，加利福利亞州長Jerry Brown宣布，到2030年加州要實現(xiàn)50%的可再生能源供電目標(biāo)，目前州議院正在謀劃相關(guān)法案以實現(xiàn)這一目標(biāo)。 　　SolarReserve首席執(zhí)行官Kevin Smith表示：“如果美國政府明文規(guī)定可再生能源項目必須配備儲能系統(tǒng)的話，我相信我們的競爭優(yōu)勢馬上便能體現(xiàn)出來。”但遺憾的是，此前為滿足加州制定的1.3GW儲能目標(biāo)而簽訂的合同主要是光伏蓄電池項目和天然氣調(diào)峰發(fā)電項目。 　　不過，隨著光熱發(fā)電技術(shù)的不斷成熟及其高環(huán)保性、電網(wǎng)友好性和資源再生性，它無疑將成為實現(xiàn)大規(guī)模清潔能源發(fā)電目標(biāo)的首選。