金建祥：用作调峰电源的光热电站技术及经济性分析
2018年10月25日，浙江中控太阳能技术有限公司（简称中控太阳能）董事长兼总工程师金建祥在2018光热发电创新大会上，论述了他对于用作调峰电源的光热电站技术及经济性的思考。他说：光热电站应定位于调峰电源和基荷电源，有利于发挥光热电站的比较优势，光热的未来充满希望；而随着光热发电成本的下降，用于调峰电源的光热电站具有技术优势和较好的经济性。
图：建设中的中控太阳能德令哈50MW光热发电示范项目
对于光热电站的定位，金建祥指出现阶段和下阶段光热发电的主要作用。
他说：现阶段的作用：（1）DSG技术路线-白天电量补充，因储能成本高，无法夜间和阴天发电。（2）熔盐技术路线-白天与光伏和风电一样尽可能多发电，仍是一种电量补充；利用储能晚高峰继续发电，则有别于光伏成为电力补充和保障。
下阶段的主要作用是发挥储能优势，成为清洁的调峰电源。（1）与光伏、风电混合发电，取代部分火电和天然气调峰电源，可逐步实现按照调峰电价平价上网。（2）在未来，光热发电将逐步替代煤电，成为清洁的基荷电源和调峰电源。
一、光热电站如何“调峰”
光热电站调峰是指在高比例清洁电源背景下，通过光热电站机组的出力调节，满足电力**负荷需求；适应于电力负荷需求的调峰光热电站运行模式——白天中午前后2-6小时低负荷运行或停机，为光伏让路；晚高峰后夜间低负荷运行或停机，为风电/存量煤电让路；并配合光伏和风电，多能互补成为一种稳定的清洁电源组合（通过大规模储热，将光伏、风电多余的弃光弃风电力储存起来，大幅提升出力预测准确度，提升清洁能源的消纳能力）。
1、光热电站配合光伏出力特征的“调峰”
（1）光伏在早晚各3小时发电量仅占25%，中午6小时发电量占75%。
（2）光热电站可提供早、晚高峰及短暂阴云时段的出力。
（3）光热电站可根据光伏白天出力曲线及电力需求负荷调整出力变化。
2、光热电站配合风电出力特征的“调峰”
（1）夜间通常是风电出力高峰的时段。
（2）光热提供早、晚高峰时的出力，错开白天光伏和夜间风电的出力峰值。
3、光伏、风电与光热组合，成为主力电源
（1）光伏、风电已经过5-10年大规模发展，成本大幅下降，产业相对成熟。
（2）光伏、风电第一轮发展的定位仍是清洁电源的电量补充。
（3）光伏、风电遇到高弃光、弃风的问题，第一轮发展到达瓶颈。
（4）与储能光热组合，可带动光伏、风电在电力新时代的第二轮发展。
（5）与储能光热组合，可以促进清洁能源消纳，提升清洁能源比例，真正使清洁能源变成替代煤电的主力电源。
二、光热电站调峰的技术优势
1、储热储能技术优势
（1）成本低：全寿命周期内化学电池成本的1/10。
（2）效率高：充放热及储热效率超过98%。
（3）寿命长：全寿命周期0损耗/衰减。
（4）安全可靠：低于220℃迅速凝固为稳定固态。
2、光热调峰的技术优势
（1）深度：20%至100%负荷调节范围。
（2）速度：5-20min的快速负荷变化速率。
（3）设备寿命：347H高品质换热器材质保证设备可承受快速负荷变化冲击。
三、光热电站调峰能力
图：燃煤火电站升负荷变化时间曲线
从上图可以看出：（1）光热电站蒸汽发生**负荷调节速度快（5min）；（2）调峰煤电的瓶颈主要在于锅炉。
1、常规5万规模机组负荷变化的调整曲线和效率曲线
图：国内（上图）和西门子（下图）汽轮机启动曲线
2、低负荷运行/停机对光热电站的影响
（1）50%-100%负荷运行，汽轮机效率下降不超过10%。
（2）15%-50%负荷运行，汽轮机效率下降10%-30%。
（3）频繁的极热态及热态停机启动，不利于汽轮机寿命。
四、光热电站成本下降的思考
据统计：2017年全国平均上网电价：光伏：0.94元/kWh，同比增0.18%，天然气：0.83元/kWh（容量0.67元/kWh+电量0.16元/kWh），煤电调峰：大于0.85元/kWh.
相比光伏，光热产业标准化和规模化空间大，但难度也大。主要表现在：（1）光伏：电子部件占比高，标准化高；光热：机械部件占比高，大量设备定制化；（2）光热的标准化不仅有利于降低装备造价，还可缩短设计和建设工期；（3）光热电站用玻璃、钢材、熔盐和水泥等材料占投资不到18%，其余均可通过规模化实现降价。
光热发电成本下降可能的四个阶段：
2-3年后，0.95元/kWh
5-6年后，0.8元/kWh
7-9年后，0.65元/kWh
10年后，未来新技术得到成功应用：0.35-0.45元/kWh
1、用于调峰的光热电站的经济性分析
（1）传统概念下调峰光热电站的经济性分析：因调峰需求导致弃光，发电量减少，较多影响经济性； 为配合调峰需求，设计时减小镜场，但仍会较多影响经济性。
（2）**优化：为适应于调峰需求，**设计需调整：同等采光面积下（同等土地面积），增加储能时长，或：同等采光面积下，增加汽轮机额定功率。
所以说，通过**优化，用于调峰的光热电站经济性受调峰影响较小。
2、光热电站作为调峰电站的经济性（中午4小时不发电）
从上表可以看出：作为调峰电源，在经济性上并没有大的障碍。
3、光热电站作为调峰电站的经济性（中午4小时，夜间4小时不发电）
从上表可以看出：调峰将**发电小时数，**发电小时数越多，对经济性影响越大；但仍一般小于5%，在经济性上并没有大的障碍。
所以说，随着光热发电技术的发展，成本下降可期，光热电站可用作调峰电源。（董清风 整理）
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