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乐橙总站手机登录:发挥光热发电优势 以新能源促进新能源消纳——访国家电网有限公司西北分部规划部副主任孙骁强

能源发展网发布时间:2021-07-20 00:00:00

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——访国家电网有限公司西北分部规划部副主任孙骁强

□ 本报记者 焦红霞

□ 实习记者 吴 昊

在碳达峰、碳中和目标引领下,我国即将迎来可再生能源大规模开发利用时代,但面对风电、光伏发电与生俱来的不稳定性,如何保障未来电力系统安全稳定运行成为关键。而太阳能热发电对电网具有先天的友好性,在构建“以新能源为主体的新型电力系统”的过程中,或将扮演重要的调节作用。

从电网的视角,如何看待太阳能热发电?太阳能热发电的“友好性”如何体现?电网对这种新能源的发展有何期待?带着这些问题,本报记者专访了国家电网有限公司西北分部规划部副主任孙骁强。

在孙骁强看来,太阳能热发电有助于解决高比例可再生能源系统的电力电量供应平衡问题和电力系统安全问题。他表示,目前,电网中火电装机占比还比较高,太阳能热发电装机小,其特点还没有显现,但在未来,随着火电的逐渐退出,太阳能热发电对电力系统的“友好性”将逐渐凸显。

保障新型电力系统安全稳定运行

问:从替代火电的角度,太阳能热发电在保障电力电量供应、落实国家能源安全战略方面将发挥什么作用?

答:随着国家“双碳”战略的实施,我国火电建设空间将进一步压缩,新能源装机快速提高,但其波动性使电力系统不同时间尺度的电力电量保障难度增大,特别是极端气候条件下的供应难度更大。太阳能热电站在增加应急燃气锅炉后,出力特性与燃煤火电基本相当,平稳可控,从而实现全容量替代燃煤火电装机,还能保证发电量中绝大部分仍是可再生能源,电力品质更优。

同时,我国油气大量依赖进口。太阳能热电站增加应急燃气锅炉后,可以实现装机的杠杆作用,以数倍装机容量替代燃气机组,相同的天然气消耗,太阳能热发电装机可以达到气电装机的4倍。这对于摆脱一直以来我国油气对外的高度依赖,确保国家能源安全,对于从高碳能源快速进入低碳能源、高质量实现碳达峰目标都具有重要意义。

问:如何看待太阳能热发电的调峰调节性能?

答:随着新能源装机的增大,乐橙总站手机登录:其功率波动将进一步增大。2019年,国家电网公司经营区新能源日最大功率波动达1.07亿千瓦,占其装机的31%。根据相关机构研究,预估2060年全国范围内新能源日内最大功率波动将超过16亿千瓦,超过当年火电、水电、核电等常规电源总装机容量,仅靠常规电源调节难以应对新能源日内功率波动,新能源消纳面临巨大挑战。

未来我国新能源发展规模持续扩大,而灵活调节电源占比低,电力系统调峰调节能力严重不足。太阳能热电站自带储能功能,可以做到像气电一样的启停调峰,连续发电的最小出力可以降至20%,优于煤电的40%;调节速率达到额定出力的(3%~4%)/分钟,约是常规煤电机组的2倍;汽轮机的启动时间仅20分钟~60分钟,仅为常规煤电机组的1/3~1/4。作为自带调峰的新能源调节性能优越,可以与光伏、风电充分互补运行,实现“以新能源调节新能源”,“以新能源促进新能源消纳”。

问:在落实国家能源转型战略方面,太阳能热发电有哪些意义?

答:在“双碳”目标引领下,我国势必将形成高比例新能源电量的电力系统,根据相关预测,2060年我国超过55%左右的电量来自新能源发电。太阳能热电站本身属于新能源发电电源,在能源转型的过程中,通过优化新能源开发结构,太阳能发电装机中建设一定比例的太阳能热电站,不仅可以减少常规调节电源的配置规模,还可以有效增加可再生发电量占比,提高可再生能源电力消纳比重,促进能源结构绿色转型发展。

问:太阳能热发电对电力系统安全的作用主要体现在哪些方面?

答:对于电力系统安全,太阳能热发电可以解决3个关键问题:频率安全、电压安全、功角稳定。

在频率安全方面,太阳能热发电具有旋转惯量,且调频性能优良,可确保交流电网频率稳定性。和光伏、风电多为电力电子元件不同,太阳能热电站并网元件为常规同步机组,可为系统提供旋转惯量,同时由于其无燃煤锅炉,其换热器效率高,可以参与电网一次调频和二次调频,性能超过火电机组,能迅速响应电网负荷波动,维持电网频率稳定。

在电压安全方面,太阳能热发电作为电压支撑电源,可有效抑制新能源暂态过电压。太阳能热电站完全是一个发新能源的传统发电机组,在像光伏、风电发出有功的同时,还可以根据系统调压需要调节无功输出,同时作为同步发电机电源,可为系统提供短路容量,具备电压支撑能力,从而有效抑制新能源暂态过电压。

在功角稳定方面,太阳能热发电作为同步发电机电源,可提高交流电网功角稳定性。太阳能热电站聚合了新能源和传统汽轮发电机,作为同步发电机电源具有明显优势,由于不具有常规火电锅炉燃烧环节,气门关停开启方便,调节速度更快,可以快速响应系统中出现的大小扰动,对于维持新型电力系统的功角稳定具有重要意义。

太阳能热发电定位有待重新发现

问:站在电网的角度,对未来太阳能热发电的发展有何期望?

答:一是成本进一步降低。受技术、融资和电价政策等多种因素影响,太阳能热电站建设和发电成本仍居高不下。而过去10年光伏和风电发电成本快速下降,目前已基本能够实现平价上网,以锂离子为代表的储能电池成本也在迅速降低,而且为解决新能源暂态过电压问题分布式调相机应运而生。因此,太阳能热电站的发展也面临与“新能源+储能+调相机”的路线竞争问题,太阳能热发电成本需要快速下降。

二是太阳能热发电定位有待重新发现。“双碳”目标下,新能源消纳需要系统思维,太阳能热发电作为储热型调峰电源,在设计之初就应从全局角度出发,以系统最大化消纳新能源为目的,合理配置聚光集热系统和储热系统;同时未来以新能源为主的新型电力系统电力保障问题更加重要,光热电站作为稳定支撑电源,通过优化配置应急燃气锅炉,可以全容量替代常规火电,保障极端天气情况下的电力可靠供应。

三是光热电站涉网性能有待优化。目前已经投运的光热电站不多,还未有完全参与电网调峰的实践,光热电站的涉网性能有待进一步验证,有必要结合电网调峰调频调压等运行需求,合理优化光热电站技术参数,以便大规模开发后支撑新型电力系统安全稳定运行。

四是“光伏光热一体化开发”示范意义明显。随着光伏技术不断进步和成本继续下降,西北地区光伏上网电价将进一步降低。因此,光伏和太阳能热发电一体化开发聚合了低成本的光伏和可完美替代火电的光热电站,具有一定的技术经济优势,在“双碳”大背景下,对促进新能源高质量开发具有积极的示范意义。

五是我国西北地区适宜建设太阳能热发电。我们国家缺油少气,但新能源资源丰富,而调节电源少,就需要发展具有调节能力、支持能力的新能源——太阳能热发电。我们呼吁要给予太阳能热发电行业支持,平价上网在一个新兴产业可以延缓执行,可以采取缓降补贴的方式帮助太阳能热发电,“扶上马送一程”。

问:作为风、光资源丰富的西北地区电网,国家电网有限公司西北分部对太阳能热发电的发展做了哪些工作?

答:综合考虑依托资源的新能源出力特性和交流同步电网运行特性,光伏、风电无法做到全功能替代火电,而太阳能热发电同时具有新能源、储能和同步发电机的优点,在储热调节能力、系统频率调整、电压支撑能力等多个方面具有明显优势,与天然气少量融合后可以全容量、全功能、全时段替代常规火电,助力系统实现不同时间尺度电力电量双平衡,可以作为未来新型电力系统的电源支撑和火电替代方案。

目前,我们正在研究光热电站对系统的支撑作用,力求从整体国民经济角度出发,考虑各种技术路线成本发展趋势,通过对光热与新能源+电化学储能+调相机、新能源+抽蓄等多方案技术经济比较,全面梳理光热在电力电量平衡全过程和电网运行全功能方面的比较优势,为我国新能源发展和电网安全运行提供参考。

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