太阳能热发电具有什么作用?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/02/08 10:50

太阳能热发电是新能源利用和电力系统调节能力的解决方案和手段。

第十九届、二十届中央委员会候补委员,中国科学院何雅玲院士研究认为:对电源、电网侧而言, 现阶段电力系统呈现高比例可再生能源、高比例电力电子设备的“双高”特征,系统转动惯量持续下降, 调频、调压能力不足,对电网安全提出严峻挑战,太阳光热储能发电通过汽轮发电机组的转动惯量可以 有效实现调频;在火电厂灵活性改造中,热储能发电技术将机组变负荷运行时出现的过剩蒸汽热量转化 为储热介质的热能存储起来,当需要时将热能释放,既能增加机组调峰深度,也能增加峰负荷能力,投 资和运行成本较低,具有明显优势。热储能系统在储热容量、规模化建设及运营成本、运行寿命、安全性、 发电功率等方面具有突出优势,特别是对消纳间歇性新能源(风电、光伏等)装机出力,在构建以新能 源为主体的新型电力系统、保障电力系统安全稳定运行等方面发挥重要作用,是未来规模储能的中坚力 量,具有广阔的发展前景,在能源革命中发挥着重要作用 [6]。

中国科学院李灿院士提出:随着大量的波动性风电和光伏上网,必须要发展相应的储能技术,而且 储能的规模必须能够与大规模体量的可再生能源匹配。太阳能热发电是最有希望的规模化储能技术,将 是未来保障光伏、风电规模化发展的技术。现有的储能技术规模都差一、两个数量级;其中,化学储能 即使能做到 GW 级,也比要求的还要差两个数量级,差距很大。其他的储能技术,比如说物理储能、抽 水储能,飞轮储能等等,受到条件限制,都无法从根本上解决这个问题。等到 2030 年以后,光热发电 的作用将越来越凸显。光热发电是可再生能源替代火电的重要技术之一,将成为实现“双碳”目标的技术路径 [7]。

新中国成立以来我国第一代理论物理学家、中国科学院何祚庥院士公开表示:除了抽水蓄能,在新 型储能技术中,比较看好太阳能热发电储能,也就是光热发电。光热发电比常规的光伏发电在并网方面 更具优势,光热发电的转换效率要远远高于光伏发电。而且,通过白天将多余热量储存,晚间再用储存 的热量释放发电可以实现连续供电,保证电流稳定,避免新能源难以解决的入网调峰问题。此外,光热 储能电站应用场景不仅限于电力场景,还可为工商业提供工业蒸汽、供暖等,有较大潜力 [8]。

清华大学能源互联网研究院在《高比例可再生能源电力系统中光热发电的价值发现》研究指出:光 热发电既是可再生能源,又是灵活性电源。灵活可控的特点使得光热发电并网既具有可再生能源效益又 具有灵活性效益。发挥运行灵活性特性,可以实现光热与风电光伏及其他能源打捆的平滑效益,提升区 内消纳和打捆外送中的可再生能源消纳水平。高比例可再生能源并网下,太阳能热发电的电力支撑效益 显著,有望成为部分地区主要的调节电源重要选项之一;可以起到利用可再生能源消纳可再生能源作用。 以青海电网为例模拟计算发现,从青海可再生能源发电量占比不变出发,光热具有显著的经济性,对光 伏的装机替代率在 4 倍左右。如果安装 22GW 光伏和 7GW 风电,青海电网在丰水期可连续 3 日全清洁 能源供电 ( 包括省内负荷以及特高压外送河南 );如在此基础上配置 4GW 太阳能热发电,青海省在丰水 期可高达创世界纪录的连续 30 日全清洁能源供电 [9]。

落基山研究所在 2022 年 11 月发布的《西北地区电力系统低碳转型探索——打造零碳电力系统的青 海样本》报告中表示,光热发电是稳定可控的零碳电源技术。光热作为可调节性新能源,提高光热在新 能源中的装机占比可有效缓解弃风和弃光现象,同时减少枯水期对外购电量的依赖度。根据 4 种光热装 机规模情景下的电力系统仿真结果,仅增加 3.0GW 光热发电装机就起到了增加 7.0GW 电化学储能所对 应的火电及外购电量减少效果。在近零碳电力系统的 2030 年,对比增加 3.0GW 光热发电装机和新增光 伏光热装机比分别约为 18:1 和 8:1 情景,全年弃风率从 6.8% 下降到 6.2%,弃光率从 9.2% 下降到 8.8%; 同时(天然气)气电的利用小时数从 3140 小时下降到 2997 小时,外购电量占比从 5.4% 下降到 4.9%。 光热在青海既可以满足波动性可再生出力不足时的电力缺口,提供日内灵活性并加速火电电量退出、减 少外购依赖,又具有较强的经济性 [10]。

电力规划设计总院以新疆电网为例模拟计算光热发电调峰作用,结果发现,假定建设 100 万千瓦 ~500 万千瓦不同规模的太阳能热发电机组,可减少弃风弃光电量 10.2%~37.6%[11]。

实践证明,太阳能热发电不仅是新能源利用和电力系统调节能力的解决方案和手段,更是大型同步 电力系统稳定和大直流超远距离输送的必要支撑基础,为电网尤其是风光富裕且远离负荷中心的弱连接 的区域电网提供必要的转动惯量、故障短路容量、电压频率支撑等。在“双碳”战略目标下,随着新一 代电力系统推进,需大力发展太阳能热发电这样具有大规模储能和电网同步机特性的电源。大规模的太 阳能热发电能够逐步替代火电等高碳能源,作为可再生能源的入网调节手段,作为可再生能源高占比电 网的重要支撑 [12]。