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4月26日，2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會在內蒙古呼和浩特盛大召開，內蒙古恒瑞新能源有限責任公司總工程師司有華先生出席會議并作《提高光熱應用水平創造發展前景》的主題演講。

圖：司有華

2023年內蒙(meng)古自治區(qu)能源領域實(shi)現了“10個(ge)全國(guo)第一(yi)”，內蒙(meng)古已經建成(cheng)全國(guo)最大的新能源基地，但新型電力系(xi)統建設明(ming)顯(xian)滯后。北愛爾蘭電力傳輸運營商提出，對于一(yi)個(ge)獨立電網，非同(tong)步機滲透率最高(gao)為80%，否(fou)則由于系(xi)統慣量過低，嚴重影響(xiang)系(xi)統頻率安全。

司有(you)(you)華表示，在此(ci)情(qing)況下，有(you)(you)必(bi)要通過擴大光(guang)熱發(fa)電規模，探(tan)索(suo)出一條構建新(xin)型電力系(xi)統的有(you)(you)效路徑(jing)。

按照調峰機組優化設計光熱運行方式

司有華分(fen)別從光熱發電的優勢(shi)和光熱運行方式的角度出發，說明為何要按照(zhao)調峰機(ji)組優化設計光熱運行方式。

一、光熱發電的優勢

據司(si)有華介紹，光(guang)熱發電具備調峰能力強、調峰范圍廣、離并網可操作性高、爬坡速度快(kuai)、應用時序性強的優(you)勢。

1、調(diao)(diao)峰能(neng)力(li)強：光熱發電屬于有源(yuan)儲能(neng)，儲能(neng)時長(chang)一般(ban)在10小時左右(you)，具有較(jiao)強的日調(diao)(diao)節(jie)能(neng)力(li)，光熱發電與風電在季(ji)節(jie)上(shang)有一定互補性，體現季(ji)節(jie)調(diao)(diao)節(jie)能(neng)力(li)。風電呈現的是冬(dong)大(da)夏小，太陽能(neng)一般(ban)是夏大(da)冬(dong)小。

2、調峰范圍廣：光熱(re)發電機組最小(xiao)技(ji)術(shu)出力為機組額定(ding)容量的(de)5%，在機組額定(ding)容量10%情況下可長時間連續(xu)穩定(ding)運(yun)行，遠低于(yu)火電靈活性改造(zao)后(hou)的(de)25%。

3、離并(bing)網(wang)可操作性高(gao)：光(guang)熱(re)與火電(dian)相比可以用更快的速度啟動(dong)并(bing)網(wang)發(fa)電(dian)，溫態啟動(dong)時間1小時左右，熱(re)態啟動(dong)時間約20分(fen)鐘，必(bi)要(yao)時可以隨時離線。

4、爬坡速(su)度快：火(huo)(huo)電機(ji)組(zu)的(de)爬坡速(su)率一般為額定(ding)裝機(ji)容(rong)量(liang)的(de)2.5%/分鐘(zhong)，光(guang)熱機(ji)組(zu)的(de)爬坡速(su)率最大(da)可達到額定(ding)裝機(ji)容(rong)量(liang)的(de)10%/分鐘(zhong)，在(zai)系統發(fa)電功率的(de)調(diao)整能力(li)上是火(huo)(huo)電的(de)4倍，也就(jiu)是說光(guang)熱發(fa)電在(zai)提供(gong)功率調(diao)整輔助服務時可以替(ti)代同等容(rong)量(liang)的(de)4臺火(huo)(huo)電機(ji)組(zu)。

5、應用(yong)時序性(xing)強：光熱發電建設(she)周期一般為2年，使用(yong)壽命最低35年。

二、光熱運行方式

司有(you)華表示，光熱有(you)高(gao)效運(yun)(yun)行、調峰(feng)運(yun)(yun)行兩中(zhong)運(yun)(yun)行方式。

1、高效運行：

按照“應發盡發”原則，使機組(zu)熱效率最高，經(jing)濟(ji)性(xing)最好，適合保(bao)障(zhang)性(xing)并網項目(mu)。光(guang)熱項目(mu)設計時，主要根據不同資源條件，確定項目(mu)鏡場面積、儲(chu)能規模和發電小時數。

司有華(hua)表示(shi)，現在提及的(de)光(guang)熱示(shi)范項目是按此方式運行的(de)。

2、調峰運行：

根據電力(li)系(xi)統中“源(yuan)(yuan)-荷(he)-儲(chu)”一體化運(yun)行結果(guo)進行調峰運(yun)行，實現給新(xin)能源(yuan)(yuan)調峰。光熱項(xiang)目設計時需要(yao)結合資源(yuan)(yuan)條件、調峰功率變化、運(yun)行效果(guo)進行仿真評估確定(ding)光熱最終發電小時數和光熱收益情況。

如上圖(tu)所示，早晚高(gao)峰時段光(guang)熱(re)滿功(gong)率運(yun)行(xing)(xing)(xing)，中午(wu)光(guang)伏最(zui)高(gao)功(gong)率運(yun)行(xing)(xing)(xing)時段，光(guang)熱(re)則以最(zui)低(di)功(gong)率運(yun)行(xing)(xing)(xing)。

光熱替代火電發揮在線支撐作用

光(guang)熱(re)如何(he)代替火電發揮在線(xian)支撐(cheng)作用(yong)？司(si)有華做出(chu)如下回答。

一、通過在線發揮對電力系統的作用

司有(you)華表示，光熱發電(dian)具備和(he)火電(dian)相同的汽輪發電(dian)機組，可以為(wei)電(dian)力(li)(li)系統提供更好的長周期調(diao)峰(feng)能(neng)力(li)(li)和(he)轉動慣量，需(xu)要通(tong)過長時間在線才能(neng)發揮(hui)對電(dian)力(li)(li)系統的調(diao)峰(feng)、調(diao)頻(pin)作(zuo)用，保(bao)證(zheng)電(dian)力(li)(li)系統安全穩定運(yun)行。

內蒙古烏拉特中(zhong)旗(qi)光熱項(xiang)目2023年(nian)發電(dian)(dian)小時(shi)數達到3300小時(shi)，初(chu)步具備(bei)作為調峰和基礎(chu)性電(dian)(dian)源的潛力。

二、推動光熱項目降低單位千瓦投資

司有(you)華介表示，光熱項目降低單(dan)位千瓦(wa)投資的方式有(you)以下兩種：

1、通過增(zeng)加研發和應用費用，通過技(ji)術進步(bu)和迭代，實現投資降低。

光(guang)熱(re)的發電(dian)小時(shi)數保(bao)持3300小時(shi)，光(guang)熱(re)單位千(qian)(qian)瓦(wa)投資降至14000元/千(qian)(qian)瓦(wa)時(shi)，光(guang)熱(re)電(dian)價(jia)約(yue)為(wei)0.5元/千(qian)(qian)瓦(wa)時(shi)，若(ruo)參加蒙西現貨(huo)交(jiao)易(yi)，光(guang)熱(re)發電(dian)就能實(shi)現獨立運行。

2、通過降低集熱場(chang)鏡場(chang)面積(ji)和(he)儲(chu)能小時數，按照減配的方式降低投資。

按照(zhao)現(xian)在技(ji)術，光熱(re)發電(dian)(dian)小時(shi)(shi)數約(yue)(yue)為(wei)1700小時(shi)(shi)，光熱(re)單位千瓦(wa)投資(zi)降(jiang)至(zhi)14000元/千瓦(wa)時(shi)(shi)，此時(shi)(shi)電(dian)(dian)價約(yue)(yue)為(wei)0.9元/千瓦(wa)時(shi)(shi)，需要按照(zhao)1：3的(de)比例配置風電(dian)(dian)項目(mu)，才(cai)能實現(xian)經濟(ji)平衡。

如上圖，兩種方(fang)式對比來看，通過技術進步和(he)迭代保證光(guang)熱項目長時間在(zai)線運(yun)行，是實現光(guang)熱發電對火電替代的有效路徑。

建立光熱發電保供機制

目前，內(nei)蒙(meng)古自治區在(zai)夏(xia)季和(he)冬(dong)季用電負荷高峰時段(duan)與風電、光(guang)伏低出力以及(ji)供熱機組發(fa)電受阻等(deng)因(yin)素相互疊加(jia)時，經常(chang)出現缺(que)電局面，需要(yao)采取保供措施。

根據實際運行情況看(kan)，在(zai)缺(que)電(dian)時段由于沒有富余電(dian)力可供(gong)儲存，化學、抽(chou)水蓄能等(deng)儲能無法發揮(hui)調節(jie)和頂峰作用，在(zai)火電(dian)不(bu)足以提供(gong)保證容量時，就(jiu)會出現(xian)限(xian)制用電(dian)。

光熱(re)(re)(re)(re)發電(dian)的(de)(de)能量(liang)來自于兩部分，一部分是集熱(re)(re)(re)(re)島提供的(de)(de)太(tai)陽能熱(re)(re)(re)(re)，作為主要發電(dian)熱(re)(re)(re)(re)源(yuan)，另外一部分是天然氣(qi)(qi)輔助系統，通過大容量(liang)燃(ran)氣(qi)(qi)熔融鹽加熱(re)(re)(re)(re)鍋爐替代(dai)過去的(de)(de)化(hua)鹽鍋爐，在缺風少(shao)光的(de)(de)時段將(jiang)天然氣(qi)(qi)輔助供熱(re)(re)(re)(re)系統轉為主熱(re)(re)(re)(re)源(yuan)發電(dian)系統，保證光熱(re)(re)(re)(re)機組在任何需要的(de)(de)時候都能滿(man)負(fu)荷運行，可替代(dai)火電(dian)作為保供機組。

另(ling)外，司有華表示，不使用天(tian)然(ran)氣輔(fu)(fu)助(zhu)系統可以發(fa)電3000小時(shi)，若使用天(tian)然(ran)氣輔(fu)(fu)助(zhu)系統則需發(fa)電3600小時(shi)，約有400~600小時(shi)需要(yao)用天(tian)然(ran)氣輔(fu)(fu)助(zhu)發(fa)電。

儲熱型光熱電站市場化運行研究

據司有華(hua)介(jie)紹，光(guang)熱(re)發電(dian)兼具調峰電(dian)源和儲能(neng)的(de)雙(shuang)重功能(neng)：

1、光熱具備和火電相(xiang)同(tong)的電網調(diao)節、支(zhi)撐能力(li)；

2、熱配套(tao)長(chang)時儲能參(can)與市場運行(xing)，調(diao)峰(feng)近似于火電(dian)的增(zeng)減式運行(xing)，具備和火電(dian)相同的調(diao)峰(feng)和頂峰(feng)保(bao)證作用；

3、光熱(re)屬于新能源(yuan)發(fa)電品種，具備綠電屬性。

司有(you)華(hua)表示，由于光(guang)熱(re)發電(dian)在國(guo)內外并網運行(xing)容(rong)量較小(xiao)，目前沒有(you)光(guang)熱(re)發電(dian)參與(yu)電(dian)網調峰(feng)運行(xing)模式的案例；建(jian)議光(guang)熱(re)發電(dian)現(xian)階(jie)段暫時參照火電(dian)交(jiao)(jiao)易進(jin)行(xing)規則(ze)優(you)化后，參與(yu)電(dian)力市場交(jiao)(jiao)易。

火電(dian)(dian)和(he)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)交(jiao)易(yi)規則(ze)(ze)存在差異，火電(dian)(dian)沒有(you)回收機(ji)(ji)制(zhi)和(he)補償機(ji)(ji)制(zhi)；因為新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)在現貨交(jiao)易(yi)中，凡(fan)是新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)大發時電(dian)(dian)價普遍(bian)較(jiao)低，為保證新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)收益(yi)，設置了補償機(ji)(ji)制(zhi)和(he)回收機(ji)(ji)制(zhi)。目前，平價項目的(de)補償機(ji)(ji)制(zhi)按照70%進行補償，回收機(ji)(ji)制(zhi)按照1.25倍，比(bi)如說0.31元，上限不(bu)可能(neng)(neng)超過0.31乘以1.25的(de)區間。若光熱按照新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)交(jiao)易(yi)規則(ze)(ze)，上限則(ze)(ze)會受(shou)到限制(zhi)，因此(ci)建(jian)議光熱參照火電(dian)(dian)現貨市場交(jiao)易(yi)規則(ze)(ze)。

另外，司有華(hua)從發電小時(shi)數方面說明(ming)了為什(shen)么(me)要(yao)給光熱(re)發電爭取新能源發電政(zheng)策。

光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)自身(shen)擁有大規(gui)模(mo)的(de)熱(re)儲能，具(ju)(ju)備(bei)將低谷時段的(de)電(dian)(dian)力轉移到高峰(feng)時段的(de)能力，具(ju)(ju)備(bei)和(he)(he)火(huo)電(dian)(dian)相(xiang)似的(de)調峰(feng)和(he)(he)頂(ding)峰(feng)保證(zheng)作用。建(jian)議(yi)參照火(huo)電(dian)(dian)享(xiang)受330元/千瓦(wa)/年(nian)的(de)容(rong)量電(dian)(dian)價(jia)補貼(tie)。

以巴彥淖爾市烏拉(la)特后旗項目按當(dang)前交易價格參與(yu)調峰運(yun)行為(wei)例，發電(dian)小(xiao)時數(shu)應(ying)在2500～3100小(xiao)時，火電(dian)發電(dian)小(xiao)時數(shu)在4500～6000小(xiao)時，電(dian)化學儲(chu)能和抽(chou)水(shui)蓄(xu)能等儲(chu)能利用小(xiao)時數(shu)在1300小(xiao)時左右，光(guang)熱(re)發電(dian)小(xiao)時數(shu)是火電(dian)的(de)一半，是儲(chu)能的(de)兩倍。

在參與電(dian)(dian)力(li)市場現(xian)貨(huo)交易(yi)時(shi)，要求(qiu)火電(dian)(dian)中(zhong)長(chang)期簽約比(bi)例(li)為90%，儲(chu)能(neng)可(ke)以(yi)不進(jin)行中(zhong)長(chang)期簽約，全部進(jin)行現(xian)貨(huo)交易(yi)，光熱發電(dian)(dian)小時(shi)數介于儲(chu)能(neng)和火電(dian)(dian)之間(jian)，因此光熱在參與電(dian)(dian)力(li)市場現(xian)貨(huo)交易(yi)時(shi)，建議中(zhong)長(chang)期簽約比(bi)例(li)降低至40%；同時(shi)光熱屬于新能(neng)源發電(dian)(dian)項目(mu)，建議光熱項目(mu)不承擔市場調(diao)節(jie)類(lei)費(fei)用。

前面提及建(jian)議(yi)(yi)光(guang)熱參照(zhao)(zhao)火(huo)(huo)電現(xian)(xian)(xian)(xian)貨(huo)市(shi)場(chang)交易(yi)規則，火(huo)(huo)電要(yao)給新能(neng)源補償(chang)(chang)，新能(neng)源現(xian)(xian)(xian)(xian)貨(huo)交易(yi)時(shi)基本接近0.1元。按(an)照(zhao)(zhao)長期的(de)(de)(de)0.7倍約為0.23元，中(zhong)間的(de)(de)(de)差價(jia)由火(huo)(huo)電進行補償(chang)(chang)，按(an)照(zhao)(zhao)去年的(de)(de)(de)補償(chang)(chang)機(ji)制，火(huo)(huo)電現(xian)(xian)(xian)(xian)貨(huo)交易(yi)結算(suan)價(jia)后，需要(yao)拿(na)出0.1元補給新能(neng)源。按(an)照(zhao)(zhao)該(gai)補償(chang)(chang)機(ji)制，光(guang)熱可能(neng)無法實現(xian)(xian)(xian)(xian)自負盈虧，因此建(jian)議(yi)(yi)光(guang)熱項目不承擔市(shi)場(chang)調節費用。

按(an)照上述邊界條件，光熱項目(mu)單位千瓦(wa)投資需(xu)下降至16723元(yuan)/千瓦(wa)，光熱收(shou)益電價可達(da)到0.5953元(yuan)/千瓦(wa)時(shi)，可達(da)到投資企業項目(mu)內(nei)部收(shou)益率(lv)（稅前）5%的(de)最低收(shou)益要求，可以(yi)參與內(nei)蒙古電力市場現(xian)貨交易獨立(li)運(yun)行。

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