我國能源資源稟賦以煤為主。伴隨“雙碳”目標的提出，能源生產(chǎn)消費低碳化的需求愈加迫切。
以陜西為例，“十三五”時期，陜西省總計新增新能源裝機1513萬千瓦;截至2021年年底，全省新能源總裝機2400.2萬千瓦。陜西省2021年新能源發(fā)電量達到311.24億千瓦時(風電發(fā)電量176.38億千瓦時、光伏發(fā)電量134.86億千瓦時)，新能源利用率為97.5%。根據(jù)《陜西省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標綱要》，2025年陜西省新能源裝機將達到5800萬千瓦。按照現(xiàn)有的電網(wǎng)調峰資源條件，預計2025年新能源利用率約為87.5%。經(jīng)初步測算，若“十四五”時期為陜西省新增內用新能源(約2200萬千瓦)配置20%容量的電化學儲能(2小時)，全省新能源利用率可提升至91%以上。
然而，隨著新能源利用率的提升，消納新能源的邊際成本將迅速增加，電化學儲能等調節(jié)電源的經(jīng)濟性難以保障。陜北風光能源資源豐富，是助力陜西實現(xiàn)電力低碳轉型的重要地區(qū)，且陜北電網(wǎng)新能源電源占比高、直流輸電規(guī)模大，未來“雙高”特征明顯，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行成為關鍵。
因此，亟須針對新能源資源富集的送端電網(wǎng)，探索電網(wǎng)友好型新能源發(fā)展技術與模式，推動電力低碳轉型，支撐電網(wǎng)安全運行。
儲能型光熱發(fā)電技術的經(jīng)濟性分析
儲能型光熱發(fā)電技術是電網(wǎng)友好型新能源技術。儲能型光熱發(fā)電是100%優(yōu)質綠電，與風電、光伏發(fā)電等相比，具有發(fā)電出力可控、為系統(tǒng)提供轉動慣量支撐等優(yōu)點;與火電相比，具有一次能源清潔、調峰性能更加靈活等技術優(yōu)勢;與電化學儲能相比，具有安全性更高、儲能時長更長等技術優(yōu)勢。因此，儲能型光熱發(fā)電技術融合光熱發(fā)電“源儲調一體化”發(fā)展，有利于緩解新能源大規(guī)模并網(wǎng)消納與電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的矛盾。在“雙碳”背景下，發(fā)展光熱電站是促進大規(guī)模新能源消納的途徑之一。
目前，光熱發(fā)電發(fā)展主要受限原因是投資成本高。根據(jù)國內已(待)投運的光熱電站資料，目前光熱電站單位容量投資為光伏電站的6～10倍。隨著技術進步、建設規(guī)模增加，光熱電站的投資成本也會逐漸下降。
在新能源占比逐漸增加的趨勢下，“儲能型光熱+光伏”的發(fā)展模式已經(jīng)初顯經(jīng)濟優(yōu)勢。國務院《2030年前碳達峰行動方案》要求，嚴控跨區(qū)外送可再生能源電力配套煤電規(guī)模，新建通道可再生能源電量比例原則上不低于50%。以陜武直流配套新能源發(fā)電為例，按照火電、光伏發(fā)電年利用小時數(shù)分別為4000小時、1350小時計算，在火電機組最小技術出力為30%、不依靠大電網(wǎng)調峰支援、保證新能源利用率95%的情況下初步測算：在“火電+光伏+儲能”“火電+光熱”“火電+光熱+光伏”3種新能源開發(fā)配置模式下(火電配置容量相同)，3種方式新能源部分的投資比例約為1.2∶1.3∶1(均扣除火電投資)?？梢姡?ldquo;火電+光熱+光伏”模式經(jīng)濟優(yōu)勢明顯，單位造價低于“火電+光伏+儲能”模式，展現(xiàn)出較好的發(fā)展前景。
2020年年底，國內并網(wǎng)運行光熱發(fā)電裝機52萬千瓦，目前在建光熱項目總裝機111萬千瓦。預計近兩年國內光熱發(fā)電裝機可突破100萬千瓦，未來5～10年達到1000萬千瓦。參考光伏發(fā)展規(guī)模與投資強度的關系，預計到2030年，我國光熱發(fā)電單位建設成本可下降40%左右。屆時，綜合考慮儲能型光熱電站在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定方面的優(yōu)勢，其技術經(jīng)濟效益更加明顯。
多方面入手助力儲能型光熱發(fā)電發(fā)展
西北地區(qū)以及西藏自治區(qū)等地太陽能資源富集，且地域廣闊、人口相對稀少，具備較好的光熱電站開發(fā)條件。相關政策也為光熱、儲能的發(fā)展提供了良好的發(fā)展機遇。從電網(wǎng)需求來看，根據(jù)“十四五”規(guī)劃，西北地區(qū)、西藏自治區(qū)等地屬于國家重要的能源基地，是“西電東送”持續(xù)外送區(qū)域，還將建設多條特高壓直流外送通道;在國家有關要求下，直流運行需要儲能型光熱發(fā)電發(fā)揮調峰、調頻、調壓等重要作用。
太陽能資源富集區(qū)域有必要大力建設儲能型光熱電站，積極探索儲能型光熱發(fā)電支撐下的電網(wǎng)友好型新能源技術路徑，滿足能源低碳轉型要求，助力早日實現(xiàn)碳達峰碳中和。
現(xiàn)階段建議盡快開展光資源普查。光熱發(fā)電的建設條件取決于太陽能直射輻射資源，建議各省份開展光資源普查，結合資源分布做好光伏、光熱發(fā)展總體規(guī)劃，為未來光熱發(fā)展留出空間。
建議啟動示范項目。可將各省份初步判定的太陽能直射輻射資源最優(yōu)地區(qū)納入示范項目選址范圍;科學選擇合適的光熱技術類型，盡快啟動示范項目，研究探索符合各省份情況的光熱發(fā)展關鍵技術與商業(yè)模式。
現(xiàn)階段儲能型光熱發(fā)電仍處于發(fā)展初期，建議出臺有針對性的支持政策，推動我國光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
建議對新能源集中開發(fā)實行光熱發(fā)電“配額制”，促進光伏發(fā)電、風電與光熱發(fā)電協(xié)調發(fā)展。在資源條件合適的地區(qū)，按照一定的光熱容量配比，探索新能源技術經(jīng)濟性最優(yōu)條件下的開發(fā)與利用。
(作者：尚勇 單位：陜西電力經(jīng)研院)
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