孫銳：通過優(yōu)化工程設計方案提高光熱發(fā)電運行經(jīng)濟性

電力規(guī)劃設計總院副院長孫銳日前出席會議，并就如何通過優(yōu)化工程設計方案，提高光熱發(fā)電機組的運行經(jīng)濟性這一主題發(fā)表了專業(yè)演講，得到了廣大參會者的普遍認可。

　　孫銳認為，目前我國的光熱處于工程示范和規(guī)模化發(fā)展的初期階段。如果現(xiàn)在說光熱發(fā)電還處在試驗階段，肯定定位是不準確的。國際上已經(jīng)到了規(guī)?；l(fā)展的階段，我國經(jīng)過十幾年的研究開發(fā)，已經(jīng)初步形成了完整產(chǎn)業(yè)鏈，并建立了眾多的實驗裝置和試驗回路。第一批示范項目的容量要達到1GW，機組數(shù)量將接近20臺，這顯然已經(jīng)不是單純的進行工程示范，而是要通過這一批項目，在工程示范的同時，使產(chǎn)業(yè)走向規(guī)?；l(fā)展的道路，從而降低工程造價。因此說我國光熱發(fā)電已處在規(guī)?；l(fā)展的初級階段是不為過的。

　　對于光熱的成本下降潛力，孫銳認為，如果馬上啟動第一批項目100萬千瓦左右，到2020年電價可以降到0.75元左右，這是經(jīng)過國內(nèi)的權(quán)威機構(gòu)做出來的，但這個電價不是等來的，不是等到2020年就可以達到這個價，因為電價下降的基礎是要實現(xiàn)設備的規(guī)?；a(chǎn)，從而降低工程投資。沒有工程項目的拉動，設備生產(chǎn)哪談得上規(guī)模化，怎么降低成本呢？因此，現(xiàn)在盡快出臺合理的上網(wǎng)電價對我們光熱發(fā)電的發(fā)展至關(guān)重要。

　　更多精彩觀點請閱讀下面刊出的孫銳的發(fā)言全文，因技術(shù)性較強，涉及多個圖表，請對照其發(fā)言PPT閱讀。

　　孫銳尊敬的各位領導和專家大家上午好，我今天介紹的內(nèi)容是怎么樣通過優(yōu)化工程設計方案，提高光熱發(fā)電機組的運行經(jīng)濟性。對于設計工作而言，優(yōu)化設計是永恒的主題，不同的設計階段有不同的優(yōu)化重點，越在前面的設計階段，方案優(yōu)化對機組運行的經(jīng)濟性影響就越大。目前，我們國內(nèi)第一批示范項目都基本上處在可行性研究階段，根據(jù)我們最近對幾個項目的評審情況看，有一些優(yōu)化工作還是很不到位的，在有限的時間里只能講幾個重點的問題。

　　首先要把方案優(yōu)化好，一定要正確認識光熱機組在電力系統(tǒng)中究竟要發(fā)揮什么樣的作用，電網(wǎng)希望我們發(fā)揮什么樣的作用；要發(fā)揮這樣的作用，我們機組在哪些系統(tǒng)里要做優(yōu)化配置。首先儲熱系統(tǒng)優(yōu)化配置對光熱發(fā)電來講是非常重要的，因為光熱發(fā)電機組的優(yōu)勢就在于它能夠儲能。第二，關(guān)于汽輪機額定功率定義的選擇，這方面我們一直沿用火電的長期的做法，對光熱發(fā)電項目，這一問題值得探討。最后，有一些需要關(guān)注的其他事項我簡要地說一下。

　　一、光熱發(fā)電機組在電力系統(tǒng)中的作用

　　這幾年我們國家可再生能源發(fā)電取得了輝煌的成就，無論是光伏發(fā)電還是風電的裝機容量已經(jīng)位居世界第一。但同時遇到了前所未有的困境，主要是棄風、棄光問題。這張圖顯示的是2015年我們國家主要的一些棄風、棄光的情況，具體電站可能比圖上顯示的更加嚴重。我們要分析到底是什么原因造成的棄風、棄光，只有找對了原因才能根本解決這些問題。我想通過這張示意圖把由于電源結(jié)構(gòu)問題造成的棄風、棄光的原因解釋清楚。這是一個區(qū)域電網(wǎng)的日負荷曲線，可以看出來電負荷有早晚高峰，各區(qū)域電力系統(tǒng)基本上是這種特征。晚高峰要比早高峰的負荷高一點，晚高峰這一點決定了電力系統(tǒng)里投入運轉(zhuǎn)的可靠機組的總?cè)萘?，為了保證供電的可靠性，這一容量中通常是不包含風電和光伏的，因為風電和光伏存在不確定性。如果光伏發(fā)電和風電此時可以發(fā)電，為接納這些電力，系統(tǒng)調(diào)度會將其他電源的實際出力降低。圖中下面還有一條虛的紅線，這條線是什么？這條是運轉(zhuǎn)發(fā)電機組最低的技術(shù)出力，這是根據(jù)什么確定的？是根據(jù)電網(wǎng)最高負荷時投入運行的所有機組的特征確定的，比如說淺藍色的抽水蓄能是可以停掉的，黃色的燃機也是何以停掉的，所以在最小技術(shù)出力里并沒有占有份額。水電機組有一個最小的技術(shù)出力，最主要是燃煤機組，按照現(xiàn)的運行方式，燃煤機組最小出力是機組額定容量的50%。這些因素決定了系統(tǒng)中最小技術(shù)出力這條線。這個最小出力的大小，決定了電力系統(tǒng)內(nèi)接納光伏和風電的能力，如果說，整個運轉(zhuǎn)機組的實際出力已經(jīng)達到最小出力了，這時候的風電和光伏發(fā)電出力如果高于電力負荷與最小出力之間差值，這樣的棄風和棄光是不可避免的。大家可以看，棄風出現(xiàn)在這里，燃煤已經(jīng)到最小技術(shù)出力，水電已經(jīng)到最小技術(shù)出力，這時候如果出力再超過這個負荷是不可避免的，靠任何的行政手段和其他的管理方式是無法解決的，棄光也是同樣的，因為其他的機組已經(jīng)達到最小出力，沒有下降的空間了。要解決這樣的問題，只有調(diào)整電源結(jié)構(gòu)，增大抽水蓄能、燃機、水電這樣的可調(diào)機組的比重。如果不是這個原因造成的棄風、棄光，就要看是電網(wǎng)薄弱的原因還是調(diào)度管理的問題，可以采取相應的措施加以解決。

　　所以說，在沒有解決儲能問題的前提下，現(xiàn)在集中建設的風電和光伏發(fā)電基地，要離不火電，建設風電和光伏就要建設火電，按照這種模式，我們的電源結(jié)構(gòu)永遠改變不了，我們的減排目標也難以實現(xiàn)，環(huán)境也得不到改善。以甘肅九泉到湖南正負800的輸電線路為例，輸送的可再生能源電力是700萬千瓦的風電、280萬千瓦的光伏，但是要配套火電機組600萬千瓦，火電的發(fā)電量占整個輸電量的60%以上。如果沒有這樣的配比，一方面風電和光伏的波動特性，受電地區(qū)無法承受；另一方面，單位電量輸電成本太高，無法收回這條輸電線路的投資。這是不得已的方式，儲能的問題不解決，大規(guī)模集中發(fā)展光伏和風電的就要面臨這樣的困境。

　　下面我們看一下光熱發(fā)電能不能解決這樣的問題，這條曲線是西班牙的Gemasolar電站，可以從曲線上看出，盡管太陽能的日照強度是變化的，可是因為儲熱系統(tǒng)使這臺機組能維持穩(wěn)定的電力輸出，這是2012年7月17日的電力輸出，下一張圖是一周時間內(nèi)，機組保持連續(xù)的電力輸出，這是光熱發(fā)電的最大的優(yōu)勢。

　　下面通過一張圖，了解一下電網(wǎng)最終希望光熱機組發(fā)揮什么樣的作用。目前我國的光熱處于工程示范和規(guī)?；l(fā)展的初期階段。如果現(xiàn)在說光熱發(fā)電還處在試驗階段，肯定定位是不準確的。國際上已經(jīng)到了規(guī)?；l(fā)展的階段，我國經(jīng)過十幾年的研究開發(fā)，已經(jīng)初步形成了完整產(chǎn)業(yè)鏈，并建立了眾多的實驗裝置何試驗回路。第一批示范項目的容量要達到1GW，機組數(shù)量將接近20臺，這顯然已經(jīng)不是單純的進行工程示范，而是要通過這一批項目，在工程示范的同時，使產(chǎn)業(yè)走向規(guī)?；l(fā)展的道路，從而降低工程造價。因此說我國光熱發(fā)電已處在規(guī)?；l(fā)展的初級階段是不為過的。現(xiàn)在既然是工程示范和規(guī)?；l(fā)展的初級階段，不可能要求光熱發(fā)電機組連續(xù)24小時發(fā)電，比較理想的發(fā)電模式是上午當太陽輻射強度達到一定的程度時，希望光熱發(fā)電機組能承擔電網(wǎng)的早高峰；中午時段希望光熱電機組保持較低出力，這樣能給光伏讓出空間；晚高峰到來時，希望光熱發(fā)電能夠達到最大出力。過了晚高峰以后機組可以停機。這是目前光熱發(fā)電機組比較理想的運行方式。

　　請看這張圖，如果光熱發(fā)電機組的容量是A的話，除了自己是可再生能源以外，還會對電網(wǎng)有什么樣的影響呢？這一條紅色的虛線就是原來沒有光熱發(fā)電機組的時候，電網(wǎng)運轉(zhuǎn)機組的最小的技術(shù)出力，有了光熱機組以后，這條線會發(fā)生什么變化呢？因為光熱機組容量A替代了等量的燃煤機組，這就使整個電網(wǎng)里的發(fā)電機組的最小技術(shù)出力降低了0.5A，這0.5A對接納風電和光伏是非常有利的，使電網(wǎng)給光伏和風電留下了更多的接納的空間。因此，應該說光熱發(fā)電對電網(wǎng)里可再生能源發(fā)電的貢獻應該是裝機容量的1.5倍。

　　下面再看一下光熱發(fā)電機組與燃煤發(fā)電機組相比有哪些性能山的差別。現(xiàn)在主要是靠燃煤機組來調(diào)峰，這張表顯示的是燃煤機組與館熱發(fā)電機組的特性對比，光熱機組的負荷調(diào)節(jié)范圍是20—100%，比燃煤機組50—100%要寬很多；再看啟動性能，燃煤鍋爐的點火初期升溫速度1.5度，運行以后是5度，光熱發(fā)電是每分鐘10度；燃煤機組汽輪機熱態(tài)啟動需要60分鐘，而光熱機組汽輪機只需要25分鐘，燃煤機組汽輪機冷態(tài)啟動240分鐘，光熱機組汽輪機只需要60分鐘。

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