在全球競相發(fā)展清潔能源的大環(huán)境下,無(wú)論是在美國還是在國際市場(chǎng),這種儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)的影響力都將與日俱增,迅速發(fā)展。我們?yōu)槭裁纯春眠@種儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)的未來(lái)?主要原因包括以下三個(gè)方面。
不間歇地滿(mǎn)足高峰用電需求
在加州以及全球其他主要的太陽(yáng)能市場(chǎng)上,可再生能源在滿(mǎn)足電力需求高峰時(shí)間段的能力越來(lái)越重要,這是電力市場(chǎng)對可再生能源提出的新要求,而這一要求正在削減不帶儲能的可再生能源的利用價(jià)值。
例如,美國最大的天然氣電力公司之一太平洋燃氣和電力公司PG&E每天需要滿(mǎn)足加州北部和中部近1600萬(wàn)人的電力需求。該公司的電力需求高峰期現在是從下午4點(diǎn)至晚上9點(diǎn),高峰時(shí)間段從下午早些時(shí)候過(guò)渡到傍晚。目前加州安裝了大量的大規模光伏電站和屋頂光伏發(fā)電系統,PG&E通過(guò)分時(shí)電價(jià)來(lái)調整可再生能源的供電策略,但其發(fā)現不帶儲能的可再生能源的可用性正在迅速降低。
加州公共事業(yè)當局一直以來(lái)在積極發(fā)展清潔能源,以求實(shí)現到2030年可再生能源發(fā)電量占總用電量的50%的目標,但如果沒(méi)有清潔的能源儲存技術(shù),上述目標很難實(shí)現,這就對帶儲能的可再生能源的需求開(kāi)始迅速增大。儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)是一種可再生能源發(fā)電形式,又可以大規模儲能,是市場(chǎng)上以較低成本實(shí)現大規模儲能的技術(shù)之一。因此我們可以期待儲熱型光熱電站成為公用事業(yè)投資的一部分。
在南半球,有“彩虹之國”美譽(yù)的南非,其實(shí)施的可再生能源獨立電力生產(chǎn)采購計劃(REIPPPP)正在驅動(dòng)可再生能源的成本削減和技術(shù)創(chuàng )新,并以此影響著(zhù)全球可再生能源市場(chǎng)。REIPPPP計劃包含了數個(gè)儲熱型光熱電站的招標。其原因在于,隨著(zhù)經(jīng)濟的日益發(fā)展,南非電網(wǎng)面臨著(zhù)日益增長(cháng)的電力需求的挑戰。其高峰用電時(shí)段延長(cháng)至夜晚,在此之前,為了電網(wǎng)安全,通常在高峰時(shí)段要實(shí)施用電管制。低成本的光伏技術(shù)并不能滿(mǎn)足早高峰和晚高峰的用電需求(日出之前以及日落之后)。儲熱型光熱電站的兩點(diǎn)優(yōu)勢在這里就能夠得到很好的體現:其可以不間歇提供基荷電力,更容易并入現有電網(wǎng)。其在高峰時(shí)段提供可靠穩定電力,滿(mǎn)足用電需求,甚至滿(mǎn)足南非晚上九點(diǎn)半的高峰時(shí)段用電需求。中國也面臨著(zhù)和南非類(lèi)似的問(wèn)題:間歇性的可再生能源發(fā)電不能滿(mǎn)足晚高峰的用電需求。目前,中國也正在積極轉向儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)。在十三五規劃中,中國計劃實(shí)現1000萬(wàn)千瓦光熱發(fā)電裝機。儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)不僅可以提供不間歇電力滿(mǎn)足高峰段用電需求,同時(shí)可確保電網(wǎng)平衡,該技術(shù)的應用還將有助于幫助中國消納更多的風(fēng)電以及光伏發(fā)電裝機。此外,其還能保證中國在建中的新型特高壓輸電線(xiàn)路的可靠性和安全性,以便成功的將可再生能源清潔電力從中國北部和西部地區輸送到負荷中心的東部地區。
2015年12月,在巴黎氣候協(xié)定中,各國承諾將發(fā)展清潔型可再生能源,擺脫對化石能源的依賴(lài),這有望推動(dòng)全球能源的進(jìn)一步轉變,進(jìn)一步加速在全球范圍內發(fā)展可再生能源的進(jìn)度。隨著(zhù)可再生能源的快速普及,采用公共事業(yè)級帶儲能的可再生能源發(fā)電系統對于緩解可再生能源的間歇性問(wèn)題,在用電高峰期供電并保證輸電系統可靠性等方面將發(fā)揮日益重要的作用。
項目總投資成本將可以再降低30%
隨著(zhù)全球范圍內儲熱型光熱發(fā)電項目的加速和大規模部署,其建設成本必將迅速降低。該技術(shù)依然相對較新,其性能提升和技術(shù)優(yōu)化的空間以及成本下降的潛力都較大。在未來(lái)的光熱項目中,我們目前可以看到是其項目總投資成本將可以再降低30%。
SolarReserve在其開(kāi)發(fā)的儲熱型光熱項目中就逐步實(shí)現了大幅度的成本優(yōu)化,并將逐步應用到下一代光熱發(fā)電項目中來(lái)推動(dòng)成本和效率的進(jìn)一步優(yōu)化。其在南非開(kāi)發(fā)的裝機100MW的塔式熔鹽Redstone項目配有12小時(shí)儲熱,在沒(méi)有任何政府財政補貼項目投資的情況下,上網(wǎng)電價(jià)僅為12.5美分。該項目可以運營(yíng)到晚間10點(diǎn)以滿(mǎn)足南非晚高峰時(shí)段的用電需求。Redstone電站也是截至目前南非建設的儲熱容量最大的光熱項目,它也將成為該國第一個(gè)熔鹽塔式光熱電站。此外,SolarReserve在智利開(kāi)發(fā)的裝機規模為260MW的Copiapo項目配有13小時(shí)儲熱系統,沿用了SolarReserve成功開(kāi)發(fā)建設的新月沙丘電站的技術(shù)經(jīng)驗,該項目的電價(jià)將會(huì )低于90美元/MWh,可以全天候提供可靠、清潔的綠色電能并具備承擔基礎電力負荷的能力。
最為重要的是,儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)是以綜合性的電價(jià)進(jìn)行全天候不間歇的可調度發(fā)電。如果將等價(jià)的電池儲能成本隔離開(kāi)來(lái)看,那么光熱項目的發(fā)電成本將極具競爭力,甚至可以與光伏或者風(fēng)電最低成本的價(jià)格相抗衡。從這個(gè)角度來(lái)看,儲熱型光熱發(fā)電的成本相對其所提供的電能質(zhì)量來(lái)說(shuō)是極具競爭力的。
創(chuàng )造工作崗位并提升本土經(jīng)濟效益
SolarReserve開(kāi)發(fā)的裝機110MW的新月沙丘電站是一個(gè)創(chuàng )造潛在工作機會(huì )的實(shí)例,該項目在建設運維的整個(gè)過(guò)程總共創(chuàng )造了4300個(gè)直接和間接工作崗位,其中,在項目建設高峰期提供了超過(guò)1000個(gè)工作崗位,其中包括超過(guò)70個(gè)分包商團隊的參與成員。
光熱發(fā)電項目為國產(chǎn)化和本地化創(chuàng )造了很多商機,仍以新月沙丘項目為例,該項目所需的設備和服務(wù)跨了美國26個(gè)州進(jìn)行采購,120萬(wàn)平方米的反射鏡采購自美國本土,并由雇傭的當地工人完成定日鏡的安裝。另外,該項目所需的90000立方米的混凝土幾乎都是由當地的供應商提供的。項目使用的2000噸的鋼結構,大部分電纜和閥門(mén)等部件也都是在美國采購。這推動(dòng)了美國本土經(jīng)濟的發(fā)展。
最后,在新月沙丘電站中采用突破性的儲熱型光熱發(fā)電技術(shù)也僅僅是一個(gè)案例,折射出的是美國人民如何通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新來(lái)解決一個(gè)看起來(lái)相對復雜的問(wèn)題,同時(shí)帶來(lái)數以千計的工作崗位。