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我国储能在光热产业蓄势待发

发表于:2016-09-02 10:36:27 来源:中国电力报 作者:徐秋玲

随着光伏、风电的发展,我国对可调峰的储能光热发电的需求日益迫切。在我国光热发电产业蓄势待发的关键节点传来喜讯:8月21日15时,中控太阳能公司德令哈1万千瓦塔式熔盐储能光热电站成功满负荷并网发电,各项参数指标完全达到设计值。这是我国首座成功投运的规模化储能光热电站,也是全球第三座投运的具备规模化储能的塔式熔盐光热电站。业界普遍认为,这是我国光热产业发展非常重要的里程碑。8月26日,记者走访了该电站,深刻感受到业界亟待深入认识的问题。

度电成本越低,电站经济性越好

据了解,该电站采用熔盐储能,熔盐吸热器出口温度设计值为565摄氏度,与国际上领先水平一致。温度越高则汽轮机的工作效率越高,光电转化效率也就越高,但对吸热器要求越高,同时控制和操作难度也就越大,因此这个温度的高低决定了水平的高低。从电站控制系统的显示屏上可以看到实际运行温度为565摄氏度,最高达568摄氏度,完全达到设计值。另外,熔盐吸热器运行监控图的情况也能反映电站的运行效果。记者从显示屏上可以明显感受到,熔盐吸热器很亮,表明温度很高。光斑比较均匀,意味着吸热器表面温度分布均匀,镜场的控制水平很高。

毋庸置疑,储能是光热发电区别于光伏和风电的最大优势。“如果不配置熔盐储能系统,光热发电的品质与光伏、风力发电无异,而度电成本比较高,也就没有发展光热的理由了。”中控太阳能公司董事长金建祥告诉记者。

即使同为光热电站,是否带有储能导致的运行效果也完全不同。没有储能的光热电站,直接由吸热器产生蒸汽去推动汽轮机发电,虽然系统较为简单,但发电稳定性差,负荷不可调。而储能光热电站可实现光热转换与热电转换完全分离,发电不受阳光变化波动影响,发电连续、稳定,并可根据电网的调度指令随时调节发电功率,其调节速度远快于一般火电。

记者了解到,中控德令哈电站储能时长为两小时,这就意味着该电站即使在完全没有阳光的情况下仍旧可以满负荷发电两小时。如果需要延长储能时间,也只要适当扩大镜场,增加熔盐量,就可以方便实现。另外,“日温降2~4摄氏度,日储能损失小于0.7%”的参数意味着该熔盐储热系统保温性能优良。如果储能作为用电晚高峰调峰之用,则储能损失将小于0.2%。如果用电池来储能,其充放电的能量损失大于10%。可见,使用熔盐储能的损失远小于电池储能,同时熔盐的使用寿命也远比电池要长。

“以熔盐为介质的储能技术是目前的主流技术,增加储能系统虽然会增加电站的总投资,但也会明显增加电站的发电时间,大幅度提高发电量,因此度电成本反而会明显下降,这与人们的直觉刚好相反。”金建祥告诉记者,电站经济性常用度电成本来衡量,度电成本越低,电站经济性越好。研究表明,度电成本随着储能时间的增加而明显降低,在储热时长达到6~8个小时后度电成本降低则不太明显。

“6~8小时是光热电站比较合适的储能时长,因为这样既可以参与晚高峰的调峰,度电成本也比较低,同时总投资增加也不多。而光伏和风电如果要增加储能系统,则度电成本会大幅度上升,失去成本优势,而且随着储能时间延长,度电成本会继续上升,这与光热发电刚好相反。”金建祥说。

技术要与实际工程应用相结合

采访中,金建祥坦言,塔式熔盐光热发电要将光学、自动化、化工、电力等多个专业领域高度集成,系统复杂、技术门槛极高。即使同为塔式光热电站,含有储能的塔式系统更为复杂,其技术和装备难度几乎是不含储能的两倍。

无疑,现阶段我国光热起码遇到了两难。一是要正视光热电站的复杂性,需要技术攻关来突破。二是大家更容易相信国外相对成熟的技术及设备,导致国内光热产业发展面临困境。“目前仅有美国、西班牙的个别企业掌握塔式熔盐光热发电的全流程技术,我们的技术与他们处于同一水平,甚至我们独有的高海拔、高寒地区环境适应性技术及镜场的可靠性技术还领先于国际水平。”金建祥表示,塔式熔盐光热发电技术没有必要高价引进,而应该坚持以自主创新、持续改进为主。纵观全球塔式熔盐光热电站情况,国外企业应用的业绩也很少,也只有西班牙和美国两家公司各建成一家电站,而且运行时间也不长,成熟度如何尚需进一步探究。另外,考虑到环境适应性,中国西北部光热地区特有的高海拔、风沙、冰冻等问题,即使全盘引进国外技术也可能存在水土不服的问题。

时至今日,我国塔式熔盐光热发电技术和装备已经得到工业化的验证,具备规模化应用推广的条件。另外还要看到,国外核心技术不可能轻易输出给中国。“目前大多是以技术许可的方式引进,国内企业仅仅作为技术的使用者和推广者,最终必将受制于人,导致技术进步难以为继。”金建祥认为,着眼于全球市场,虽应提倡与国外企业进行广泛的合作,但前提是我们自己得掌握核心技术,才能在合作中掌握主导权。据了解,中控太阳能公司为了研发塔式熔盐光热发电技术与装备,在“国家863计划”的支持下,潜心研究6年,投入近5亿元,最终全部攻克了核心技术,共拥有发明专利74项,实用新型专利39项,核心装备的设计、制造全面实现自主化,国产化率超过95%。

目前国内光热企业面临的困难,除了核心技术复杂、工程技术门类众多外,来自于政策层面的影响也不小。“技术必须与实际工程应用相结合,需要在工程应用中不断验证、改进和完善。我们相信,随着国家光热发电示范项目的公布与示范电价的出台,这一问题会很快得到解决。”金建祥说。

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