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CSPPLAZA光熱發電網報道：按照德(de)國政府(fu)與該國煤炭開采州和幾(ji)家主要公用事業公司(si)今年初(chu)所(suo)達成的協(xie)議，最遲在2038年完成關閉德(de)國燃(ran)煤電廠的計劃。

同時德國政府(fu)表示，燃煤(mei)電廠的(de)運營商將(jiang)因其電廠的(de)提前(qian)關閉而獲得補(bu)(bu)償。為此，德國政府(fu)共劃撥(bo)了43.5億歐元（48.5億美元）用于補(bu)(bu)償煤(mei)電站的(de)關閉。

事(shi)實(shi)上，雖然(ran)以(yi)美國為代表的多個國家政府出(chu)于財政或政治原(yuan)因已將日益增長的氣候變(bian)化擔憂(you)置之不理，并(bing)開始重新支持燃煤發電(dian)。但是，全球燃煤電(dian)廠正加快退(tui)役(yi)的趨(qu)勢(shi)并(bing)未改變(bian)。

那(nei)么，淘汰關閉是否化石燃(ran)料的唯一選(xuan)擇(ze)呢(ni)？目前來看，儲熱(re)型(xing)光熱(re)發(fa)電(dian)技術或許可以(yi)使這些(xie)燃(ran)煤(mei)發(fa)電(dian)設施“延(yan)年益壽(shou)”。

ISCoal方案：助力燃煤電站實現清潔化改造

目前(qian)，全球領先的光熱發電(dian)技術供應商西班牙Abengoa公(gong)司(si)和德國(guo)工(gong)程咨詢公(gong)司(si)SolEngCo等相(xiang)關光熱企(qi)業正在(zai)(zai)密切(qie)關注儲熱型光熱發電(dian)技術在(zai)(zai)落后燃(ran)煤電(dian)廠改造(zao)中(zhong)的應用潛力(li)和市場機遇。

據(ju)相關專家介紹，光熱發電和熔(rong)鹽儲熱技術可以(yi)幫助燃煤(mei)電站(zhan)在不被淘汰關閉的情(qing)況下完成清(qing)潔化改造，但前提(ti)是要在電價方(fang)面獲得一些支持。

對于現有的燃煤電廠來說，通過集成(cheng)光熱發電+熔鹽儲熱系(xi)統（TES）可以為他(ta)們提供一種(zhong)減少(shao)煤炭(tan)用(yong)量、并保持供應可調度(du)電能能力的新思路。

因為(wei)后端(duan)發(fa)電(dian)原理與燃煤(mei)電(dian)廠接近，所以(yi)光熱發(fa)電(dian)系統可以(yi)共享(xiang)燃煤(mei)電(dian)廠的基(ji)礎(chu)設施，從而幫助運營商(shang)減少碳排放。

采用光熱發電(dian)技術改造(zao)的燃(ran)煤(mei)電(dian)站也被業界成(cheng)為ISCoal（Integrated solar coal，即太(tai)陽能燃(ran)煤(mei)集成(cheng)）項目(mu)，這(zhe)種集成(cheng)項目(mu)可(ke)以幫助燃(ran)煤(mei)發電(dian)機組達到排放標(biao)準并降低燃(ran)料成(cheng)本。

Abengoa太陽能技(ji)術主管Miguel Mendez Trigo（簡稱Mendez）告訴媒體，ISCoal項(xiang)目有助于(yu)延長燃煤設施(shi)的使用(yong)壽命。

Mendez表示，通過將設計與市場需求相匹配，熔鹽(yan)儲存(cun)技術“可以給化石(shi)燃料發電(dian)廠(chang)帶來新的活力，否則，這些發電(dian)廠(chang)肯定(ding)會被拆除(chu)。”

兩種不同應用場景的運營模式

根據(ju)市場(chang)需求不同，從運行模式來看，ISCoal可以(yi)分為兩(liang)種，一種是運營(ying)商(shang)在(zai)(zai)使(shi)(shi)用(yong)(yong)具有成本競爭力的光伏或風能(neng)時(shi)，使(shi)(shi)用(yong)(yong)儲熱型光熱發電系統(tong)進行儲存能(neng)量，并在(zai)(zai)晚上(shang)的用(yong)(yong)電高峰期或夜間利用(yong)(yong)所(suo)儲能(neng)量進行供電。

Mendez表示，這種(zhong)思路使發電(dian)站整體更加靈活，可以將發電(dian)能(neng)力(li)與實際的能(neng)源(yuan)需求(qiu)更加匹配(pei)，進而降低電(dian)站運(yun)營成(cheng)本。

Mendez補充道，另一種模式則適用(yong)于那些直接輻照(zhao)值（DNI）較低的市場(chang)，在這些地區更具經濟效益的設(she)計思路是使用(yong)來自電(dian)網的電(dian)力來為TES（儲熱系(xi)統）提供能量(liang)。

他說：“從工(gong)程角度(du)來(lai)說，用電熱(re)(re)轉化實現(xian)儲熱(re)(re)可(ke)能(neng)沒有那么理想，但它(ta)能(neng)夠為市場(chang)需(xu)求提(ti)供最雙贏的解決方案。”

Abengoa方面認為(wei)，這種(zhong)解決方案在任何(he)依賴(lai)煤炭(tan)的電力市場都可能(neng)具(ju)有吸引力。

德(de)國可能是此(ci)類項目的一個可行市場，因(yin)為該國長(chang)期以來(lai)(lai)燃煤電(dian)站(zhan)作為能源主(zhu)要供應來(lai)(lai)源的電(dian)力體系正面臨氣(qi)候變化等問題所帶來(lai)(lai)的巨大壓力。

德國工(gong)程咨詢公司SolEngCo（該(gai)公司已(yi)與一(yi)些公共事(shi)業公司制(zhi)定(ding)了ISCoal發展(zhan)規劃）董事(shi)總經理喬治(zhi)布拉(la)克曼George Brakmann介紹：“我們已(yi)經聯系了所(suo)有的德國燃煤電廠運(yun)營商，并告(gao)知他(ta)們ISCoal改(gai)造思路的好(hao)處。

已建成的典型案例

事實上(shang)，早在2010年 Abengoa就已經(jing)在美國科羅拉多(duo)州的Xcel電(dian)站(zhan)建成了世界上(shang)第一座ISCoal電(dian)站(zhan)廠。

該項目與(yu)兩個49MW燃煤機組(zu)的(de)其中一(yi)個進(jin)行(xing)配套，由科羅拉多州創新(xin)清潔技(ji)術計(ji)劃資(zi)助，投資(zi)了(le)450萬(wan)美元，建設了(le)一(yi)個由8列150米的(de)拋物線槽式集熱系統(tong)。經(jing)過(guo)幾個月的(de)運行(xing)，該系統(tong)保持了(le)基本負(fu)荷的(de)調度能力，在提高(gao)電廠整體效率(lv)的(de)同時也大大減少了(le)碳(tan)排放。

圖(tu)：科羅(luo)拉(la)多(duo)州ISCoal電廠

2019年7月，印(yin)度國家電(dian)力公(gong)司（NTPC）在其位(wei)于北(bei)方邦（Uttar Pradesh state）的達德里發電(dian)廠（Dadri power generation complex）配套建設了全球首個商業ISCoal項目。

該項(xiang)目(mu)共耗資6.9億盧比(bi)（1020萬美(mei)元），采用菲涅爾式技術路(lu)線，總采光面積達33000㎡。該項(xiang)目(mu)每(mei)年(nian)可(ke)生產14GWth的(de)太陽熱能(neng)，這(zhe)些(xie)熱能(neng)被(bei)輸入一個210兆(zhao)瓦的(de)朗肯循環(huan)系(xi)統進行(xing)混合發電。美(mei)國國家可(ke)再生能(neng)源實驗室（NREL）在其(qi)2019年(nian)發布的(de)一份(fen)報告中(zhong)表示，該設(she)施有助(zhu)于(yu)加快汽輪機啟動，而占地相對(dui)較(jiao)小的(de)菲涅爾技術也更匹配當地對(dui)于(yu)土地的(de)限(xian)制。

澳大利亞——ISCoal電廠改造的另一藍海市場

除了德國，澳(ao)大利亞也(ye)是(shi)相關(guan)光熱企業(ye)正在聚(ju)焦的重要(yao)市場。

據(ju)悉，Abengoa目前正與其他利(li)益相關(guan)方合(he)作，以便為現階段仍對國內煤炭開采和建設燃煤電(dian)站大力支持的(de)澳大利(li)亞提供一條ISCoal電(dian)廠改造(zao)的(de)長期發展(zhan)之路。

據了解，目(mu)前澳大(da)利亞75%的電(dian)力供應來(lai)自煤電(dian)廠，但許多發(fa)電(dian)廠正(zheng)在不斷老化。同時，間歇性的風能和光伏(fu)發(fa)電(dian)能力將在未來(lai)幾年大(da)幅上升。

近(jin)年來(lai)，由于空調耗電(dian)量激增和(he)電(dian)力(li)供應短缺，經常夏季停電(dian)的(de)南澳(ao)大(da)利亞州等地區(qu)迫切需要新的(de)電(dian)力(li)容量。

Mendez表示，Abengoa的(de)目(mu)標是展示ISCoal項目(mu)可(ke)以幫助燃(ran)煤發電機組(zu)在可(ke)再生能源(yuan)產(chan)能大幅增長的(de)同(tong)時依舊保持(chi)競爭力。

圖：2019年澳大(da)利亞不同發電形式的電力裝機統計（按燃(ran)料來源劃分）

George Brakmann）在接(jie)受海外媒體(ti)采(cai)訪時則表示(shi)，采(cai)用(yong)ISCoal調整思路可以讓澳大利亞更(geng)加(jia)溫和的(de)實現(xian)(xian)完(wan)全脫碳的(de)最終目標，并有(you)助于(yu)保護該(gai)國(guo)以煤炭為(wei)中心的(de)現(xian)(xian)有(you)電力系(xi)統(tong)，其主要(yao)社會效益是可以維持現(xian)(xian)有(you)燃煤電站所在地的(de)工作崗(gang)位和投資(zi)。

經濟性仍是制約大規模推廣存在的主要瓶頸

盡管ISCoal系統概念已(yi)經得(de)到了驗證，但截至目前(qian)采用該技術(shu)所(suo)開發的商(shang)業化項目卻少之又(you)少。

雖(sui)然已建(jian)成了(le)上述(shu)印(yin)度(du)和美國項(xiang)目案例，但另一個為位于智利北部320兆(zhao)瓦的(de)Mejillones電廠的(de)150兆(zhao)瓦燃(ran)煤機(ji)組中集成5兆(zhao)瓦菲涅爾(er)系統的(de)ISCoal項(xiang)目則已被暫時(shi)擱置。

此外，到目(mu)前為(wei)止，還沒有配置儲熱系統（TES）的(de)ISCoal商業(ye)化項目(mu)部署(shu)案例。

雖(sui)然配(pei)置儲熱系統（TES）可以大大增(zeng)加電(dian)站的(de)發(fa)電(dian)能力，但因此增(zeng)加的(de)成本目前來看要明顯大于效益。

來(lai)自國際(ji)能(neng)源機構（IEA）潔凈(jing)煤(mei)中(zhong)心的Stephen Mills在2017年發(fa)布的一份報告中(zhong)表示，因為光熱(re)系統和燃煤(mei)電(dian)(dian)廠可以共享常規島（也稱發(fa)電(dian)(dian)島）部分，因此如(ru)果將光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)系統集成至(zhi)現有的燃煤(mei)電(dian)(dian)廠時，意味著儲熱(re)系統（TES）的投資相比單(dan)一配(pei)套光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)系統要更(geng)大。

George Brakmann警(jing)告，光熱發電與熔鹽儲存成(cheng)本的不斷下降可以提升此類項目經(jing)濟(ji)效益，但需要獲得(de)監管部門(men)的支持。

George Brakmann補充說明：“對于燃煤電廠(chang)的投資者或運(yun)營商(shang)來說，這種改造(zao)在經濟性(xing)方面并不可(ke)(ke)行(xing)。”他進(jin)一步指(zhi)出，如果(guo)政(zheng)府針對這種改造(zao)項目制(zhi)定獎勵性(xing)法規可(ke)(ke)能(neng)將(jiang)使推進(jin)類似項目成為(wei)可(ke)(ke)能(neng)，比如政(zheng)府可(ke)(ke)以為(wei)可(ke)(ke)再生能(neng)源儲能(neng)容量提供付款擔保來進(jin)行(xing)激勵。

如何解(jie)決此瓶頸(jing)問題？George Brakmann表(biao)示：“這是(shi)ISCoal與儲熱系統（TES）集成(cheng)項目(mu)推進的一塊(kuai)短(duan)板，目(mu)前只能通(tong)過政(zheng)府手段來(lai)解(jie)決。我們的目(mu)標是(shi)與所有利(li)益相關者密切合作(zuo)，并為此類(lei)政(zheng)治立法進行游說。”