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　　鑒于德國本土DNI指數較低，光熱發(fā)電似乎不可能在該國能源轉型和構筑低碳電網(wǎng)過(guò)程中扮演重要角色。然而，2016年發(fā)布的幾篇論文所涉及的研究結果表明，儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)（CSP-TES）或將在這一過(guò)程中發(fā)揮重要作用。
 

　　

　　為驗證上述分析結果的合理性，同時(shí)也為了響應德國科學(xué)院的未來(lái)能源系統項目ESYS（EnergiesystemederZukunft：FutureEnergySystems）的要求，德國亞琛工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種新的計算工具，并利用該工具來(lái)研究哪種靈活可調的電力最適合于承擔低碳排放電網(wǎng)中的輔助電力負載。

　　

　　眾所周知，儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)可生產(chǎn)靈活可調度的電力，但它對法向直接輻射（DNI）的要求較高，因此光伏電站大多建在太陽(yáng)能資源較為豐富的荒漠地帶。

　　

　　德國研究人員經(jīng)過(guò)分析，得出了一個(gè)結果：德國若從DNI指數較高的西班牙和摩洛哥進(jìn)口電力，配置儲能的光熱發(fā)電將是一種極具經(jīng)濟競爭力的選擇。

　　

　　當然，從上述兩國進(jìn)口光熱電力將需要建設高壓直流輸電線(xiàn)路，這也是遠距離運輸大額電力最經(jīng)濟的選擇。因此，電力成本的計算應該包括光熱發(fā)電的成本以及新建輸電線(xiàn)路的成本。

　　

　　光熱發(fā)電是彌補間歇發(fā)電缺陷的可行選擇

　　

　　然而，研發(fā)人員的研究焦點(diǎn)并不僅限于儲熱型光熱發(fā)電，而是更關(guān)注未來(lái)能源系統的整體發(fā)展。

　　

　　據亞琛工業(yè)大學(xué)電力電子與電力驅動(dòng)研究所電化學(xué)能量轉換及儲能系統研究室副研究員PhilippStöcker介紹，由于風(fēng)電和光伏發(fā)電等具有間歇性且波動(dòng)較大，因此，在未來(lái)的電網(wǎng)中，可控和可調度的電力必須發(fā)揮更大的作用以彌補前者的缺陷。

　　

　　Stöcker專(zhuān)注于計算工具的設計，以幫助優(yōu)化和分析能源系統。此外，他還參與撰寫(xiě)了幾篇論文，其中包括：評估光熱發(fā)電在波動(dòng)的能源電力系統中的價(jià)值。

　　

　　Stöcker解釋說(shuō)：“我們采用的計算工具的關(guān)鍵點(diǎn)在于你無(wú)法過(guò)多地調整電網(wǎng)中的基礎電力負荷占比。因為可再生能源電網(wǎng)中已經(jīng)有很多波動(dòng)的電力來(lái)源，如光伏和風(fēng)電，這些電力具有不可控制的特點(diǎn)。剩余需承擔基礎電力負荷的電力來(lái)源若來(lái)自配置儲能系統的發(fā)電系統，那么整個(gè)電力系統就可以實(shí)現平衡。

　　

　　大規模電池儲能系統不具經(jīng)濟性

　　

　　與此同時(shí)，來(lái)自亞琛工業(yè)大學(xué)的研究人員發(fā)現，在大型電網(wǎng)系統中，如果用電池儲能系統來(lái)存儲風(fēng)電或光伏發(fā)電并不經(jīng)濟。相比之下，儲熱型光熱發(fā)電電站本身由于可配置性?xún)r(jià)比較高的儲能系統，這一優(yōu)勢使其成為更可控的太陽(yáng)能發(fā)電形式。

　　

　　光熱電站之所以具備儲能優(yōu)勢，主要在于其發(fā)電原理與光伏發(fā)電完全不同。光熱發(fā)電利用鏡場(chǎng)收集熱量，然后將熱量?jì)Υ嬖诰薮蟮娜埯}罐中，在有需要時(shí)隨時(shí)可以通過(guò)釋放能量來(lái)驅動(dòng)與常規化石能源電站類(lèi)似的發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。由于光熱電站生產(chǎn)的電力可實(shí)現隨時(shí)調度，因此在供電穩定性方面其完全媲美傳統的化石燃料電站。

　　

　　Stöcker表示，亞琛工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的這種計算工具是第一個(gè)將配置儲能系統的光熱發(fā)電技術(shù)設計在內的工具，而這項技術(shù)也是在未來(lái)最有可能進(jìn)行大規模部署的發(fā)電形式。他表示：“我們開(kāi)發(fā)的計算工具的亮點(diǎn)在于我們適當地考慮了儲能系統，而且儲能也將成為我們未來(lái)研究的重要組成部分。”

　　

　　Stöcker指出，雖然光熱發(fā)電發(fā)展最初的時(shí)候也被定位為波動(dòng)的可再生能源，而且其相對于成本較低的光伏和風(fēng)電完全不具備競爭力。但現在形勢已經(jīng)變得有些不同，儲熱型光熱發(fā)電系統憑借可以提供穩定的或可控制的發(fā)電輸出且成本具有一定的吸引力而逐漸具有一定優(yōu)勢。

　　

　　“有趣的是，我們發(fā)現，光熱發(fā)電在電網(wǎng)中是否具備競爭力要看其所處的電網(wǎng)穩定性程度如何，即在波動(dòng)性較大和更可控兩種不同類(lèi)型的電力系統中，光熱發(fā)電技術(shù)的競爭力會(huì )發(fā)生變化。”Stöcker表示。

　　

　　儲熱型光熱發(fā)電系統在低碳電力系統中至關(guān)重要

　　

　　Stöcker認為，雖然光熱發(fā)電本身并不可調度，但其配置儲熱系統之后即可實(shí)現穩定輸出，可承擔等同于諸如煤炭或天然氣等常規化石能源電站同樣的基礎負載。

　　

　　然而，根據價(jià)值順序效應，目前煤炭和天然氣裝機量正逐步減少，與此同時(shí)電網(wǎng)中接入了更多可再生能源電力。

　　

　　在采用“價(jià)值順序效應”進(jìn)行電力調度的電網(wǎng)系統中，電網(wǎng)更愿意接納的價(jià)格較低的電力，也就是說(shuō)電網(wǎng)更傾向于接納更多諸如太陽(yáng)能或風(fēng)能等可再生能源電力。

　　

　　據彭博社2015年報道，由于傳統化石能源的使用量在不斷減少，其容量因子也在下降，燃煤電站和天然氣電站的運營(yíng)成本越來(lái)越高。2016年，德國最大的公用事業(yè)公司之一RWE就因電力價(jià)格下降而損失了58億美元。

　　

　　而在非化石能源發(fā)電形式中，光伏沒(méi)有移動(dòng)部件并可采用全自動(dòng)化操作，其運行成本最低，其次就是風(fēng)電。但是像水電和地熱一樣，光熱電站也需要配置很多機械傳動(dòng)裝置。

　　

　　“在光熱電站中，需要配置反射鏡和復雜的液壓驅動(dòng)系統，還要考慮吸熱器因熱應力而老化等各方面因素。”Stöcker解釋說(shuō)，“總而言之，相比光伏和風(fēng)電相對成熟的技術(shù)，光熱發(fā)電系統的復雜性或將使一些運營(yíng)商較早離開(kāi)市場(chǎng)。”

　　

　　亞琛大學(xué)研究人員發(fā)現，如果電網(wǎng)系統中光伏和風(fēng)電的占比超過(guò)70％，那么儲熱型光熱發(fā)電系統將因為利用率變得越來(lái)越低而在發(fā)電價(jià)格方面不具備競爭優(yōu)勢。

　　

　　他介紹到：“我們發(fā)現了一個(gè)要點(diǎn)，那就是如果電網(wǎng)中新增波動(dòng)性可再生能源越多，那么基礎電力負荷系統將會(huì )越少或者越來(lái)越分散供應，這樣可承擔基礎負荷的發(fā)電系統發(fā)電時(shí)間將會(huì )變得越來(lái)越短。”

　　

　　因此，如果儲熱型光熱發(fā)電系統可以為電網(wǎng)提供30%以上的低排放電能，且將具有競爭優(yōu)勢。但如果其利用率低于30％，那么其成本就會(huì )變高，同時(shí)會(huì )提高電網(wǎng)的整體成本。