光热光伏混合发展新思路
虽然长期以来关于光伏发电与光热发电的优劣之争从未间断,但光伏与光热业界并非完全只有对立的声音,近年来光伏光热混合发展建立综合园区的思路屡屡被提出,而且很多国家和企业已经开始了类似的探索和实践。
从发电原理来说,光热发电产生的电能既可以用于直接发电也可以以热量的形式储存起来,事实上,光热发电的最大优势便是可利用热量存储以削弱太阳光辐射不稳定对其发电质量的影响,同时光热发电与传统发电方式及现有电网能够更好契合。而光伏系统直接将太阳光转化为电能,在占地面积、投入成本、技术难度上都优于光热发电,但光伏本身不具备储能能力,只能通过将电能储存在电池的方式进行储能。但目前看来光伏加蓄电池的组合在成本、技术要求、环保效益方面不具备明显优势。
因此,将光热发电和光伏发电结合起来使用的思路具有其合理性,既能利用目前光伏发电低成本的经济性优势,又能发挥光热发电系统稳定供电可调峰的优势,两者的完美互补可以满足人类社会对于电力需要的任何负荷曲线,具备承担电力负载的能力。
在大规模光伏发电蓬勃发展的西北地区,目前弃风弃光现象已成常态,大面积光伏板晒太阳的背后折射出的是整体电力发展规划的决策偏失。要缓解这种尴尬局面,除了要建立消纳通道,还需要足够的调峰电力负载。在应对气候变化大环境的当下,靠燃煤等常规化石燃料电站解决已非常困难,而具备调峰属性的光热发电得以发展是一种极佳选择,这也为光热光伏混合甚至光热光伏风电混合发电思路的提供了良好的理论环境。据CSPPLAZA记者了解,火电指标申请越来越难而又迫切需要调峰电力的现实需要也是一些西部地方政府大力支持光热发电行业发展的重要因素。
而从实施角度来说,光热加光伏混合发电园区的尝试已经在南非、智利、摩洛哥、墨西哥等多个国家上演。
目前南非正在建设全球第一个混合了光伏和光热发电的大型太阳能园区,总装机达到271MW。该园区由国际知名塔式熔盐光热发电项目开发商Solar Reserve和沙特ACWA电力公司共同开发的南非装机为100MW的塔式熔盐光热电站Redstone和有Solar Reserve和其合作方已开发的75MW的Lesedi光伏电站和96MW的Jasper光伏电站组成,该项目集聚光太阳能与光伏太阳能于一体,以最低成本提供具备高产能系数的基础负荷可再生能源,可完全取代燃煤发电。
图:南非光伏光热混合发电园区想象图
无独有偶,为了更好地满足智利北部矿业生产的需要,同时降低市场风险,SolarReserve公司也设计了一种光热光伏互补系统来实现整体系统的高效运营,该设计配置了一套装机规模为100MW的光热系统,同时其将伴有储热时长达14个小时的熔盐储热系统,光伏装机规模为75MW。按照该设计,光伏可以在每天合适的时间段提供成本比较低廉的电力,光热系统将作为基础负荷进行全天候运行,可以达到协议满功率运行时间90%左右,几乎可以完全使用太阳能作为能源来源来满足采矿时的全部电力需要。
而正在建设目前全球规模最大槽塔混合光热发电项目Noor的摩洛哥在今年也启动了光伏光热混合发电项目NoorMidelt的招标工作,拟建两个集合光热发电和光伏发电技术为一体的混合发电项目,其中每个项目的光热装机在150MW到190MW之间。据悉,摩洛哥政府之所以选择开发光伏光热混合电站,是希望能够在白天提供最便宜的电能同时可以满足夜晚的用电需求。虽然光伏发电成本目前更低,但光热电站在配置长时间储能系统及稳定供电方面则更具优势。
目前,德国航空航天中心(DLR)正在开展一项研究,旨在分析光伏发电和光热发电技术到2030年将呈现何种发展趋势。而其先期研究结果表明,在现有条件下,光热和光伏相结合是目前最具前景的太阳能发电技术路线。光伏发电厂直接向电网供电,在用电高峰期,比如夜间,光热将在夜晚通过储热发挥其优势。即使增加化石燃料补燃也将相对容易可行,成本不会过高。这个发现为光热光伏混合发电技术的未来发展提供了新的支持。
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