隨著光伏、風電的發展,我國對可調峰的儲能光熱發電的需求日益迫切。在我國光熱發電產業蓄勢待發的關鍵節點傳來喜訊:8月21日15時,中控太陽能公司德令哈1萬千瓦塔式熔鹽儲能光熱電站成功滿負荷并網發電,各項參數指標完全達到設計值。這是我國首座成功投運的規?;瘍δ芄鉄犭娬荆彩侨虻谌哆\的具備規?;瘍δ艿乃饺埯}光熱電站。業界普遍認為,這是我國光熱產業發展非常重要的里程碑。8月26日,記者走訪了該電站,深刻感受到業界亟待深入認識的問題。
度電成本越低,電站經濟性越好
據了解,該電站采用熔鹽儲能,熔鹽吸熱器出口溫度設計值為565攝氏度,與國際上領先水平一致。溫度越高則汽輪機的工作效率越高,光電轉化效率也就越高,但對吸熱器要求越高,同時控制和操作難度也就越大,因此這個溫度的高低決定了水平的高低。從電站控制系統的顯示屏上可以看到實際運行溫度為565攝氏度,最高達568攝氏度,完全達到設計值。另外,熔鹽吸熱器運行監控圖的情況也能反映電站的運行效果。記者從顯示屏上可以明顯感受到,熔鹽吸熱器很亮,表明溫度很高。光斑比較均勻,意味著吸熱器表面溫度分布均勻,鏡場的控制水平很高。
毋庸置疑,儲能是光熱發電區別于光伏和風電的最大優勢。“如果不配置熔鹽儲能系統,光熱發電的品質與光伏、風力發電無異,而度電成本比較高,也就沒有發展光熱的理由了。”中控太陽能公司董事長金建祥告訴記者。
即使同為光熱電站,是否帶有儲能導致的運行效果也完全不同。沒有儲能的光熱電站,直接由吸熱器產生蒸汽去推動汽輪機發電,雖然系統較為簡單,但發電穩定性差,負荷不可調。而儲能光熱電站可實現光熱轉換與熱電轉換完全分離,發電不受陽光變化波動影響,發電連續、穩定,并可根據電網的調度指令隨時調節發電功率,其調節速度遠快于一般火電。
記者了解到,中控德令哈電站儲能時長為兩小時,這就意味著該電站即使在完全沒有陽光的情況下仍舊可以滿負荷發電兩小時。如果需要延長儲能時間,也只要適當擴大鏡場,增加熔鹽量,就可以方便實現。另外,“日溫降2~4攝氏度,日儲能損失小于0.7%”的參數意味著該熔鹽儲熱系統保溫性能優良。如果儲能作為用電晚高峰調峰之用,則儲能損失將小于0.2%。如果用電池來儲能,其充放電的能量損失大于10%??梢姡褂萌埯}儲能的損失遠小于電池儲能,同時熔鹽的使用壽命也遠比電池要長。
“以熔鹽為介質的儲能技術是目前的主流技術,增加儲能系統雖然會增加電站的總投資,但也會明顯增加電站的發電時間,大幅度提高發電量,因此度電成本反而會明顯下降,這與人們的直覺剛好相反。”金建祥告訴記者,電站經濟性常用度電成本來衡量,度電成本越低,電站經濟性越好。研究表明,度電成本隨著儲能時間的增加而明顯降低,在儲熱時長達到6~8個小時后度電成本降低則不太明顯。
“6~8小時是光熱電站比較合適的儲能時長,因為這樣既可以參與晚高峰的調峰,度電成本也比較低,同時總投資增加也不多。而光伏和風電如果要增加儲能系統,則度電成本會大幅度上升,失去成本優勢,而且隨著儲能時間延長,度電成本會繼續上升,這與光熱發電剛好相反。”金建祥說。
技術要與實際工程應用相結合
采訪中,金建祥坦言,塔式熔鹽光熱發電要將光學、自動化、化工、電力等多個專業領域高度集成,系統復雜、技術門檻極高。即使同為塔式光熱電站,含有儲能的塔式系統更為復雜,其技術和裝備難度幾乎是不含儲能的兩倍。
無疑,現階段我國光熱起碼遇到了兩難。一是要正視光熱電站的復雜性,需要技術攻關來突破。二是大家更容易相信國外相對成熟的技術及設備,導致國內光熱產業發展面臨困境。“目前僅有美國、西班牙的個別企業掌握塔式熔鹽光熱發電的全流程技術,我們的技術與他們處于同一水平,甚至我們獨有的高海拔、高寒地區環境適應性技術及鏡場的可靠性技術還領先于國際水平。”金建祥表示,塔式熔鹽光熱發電技術沒有必要高價引進,而應該堅持以自主創新、持續改進為主??v觀全球塔式熔鹽光熱電站情況,國外企業應用的業績也很少,也只有西班牙和美國兩家公司各建成一家電站,而且運行時間也不長,成熟度如何尚需進一步探究。另外,考慮到環境適應性,中國西北部光熱地區特有的高海拔、風沙、冰凍等問題,即使全盤引進國外技術也可能存在水土不服的問題。
時至今日,我國塔式熔鹽光熱發電技術和裝備已經得到工業化的驗證,具備規?;瘧猛茝V的條件。另外還要看到,國外核心技術不可能輕易輸出給中國。“目前大多是以技術許可的方式引進,國內企業僅僅作為技術的使用者和推廣者,最終必將受制于人,導致技術進步難以為繼。”金建祥認為,著眼于全球市場,雖應提倡與國外企業進行廣泛的合作,但前提是我們自己得掌握核心技術,才能在合作中掌握主導權。據了解,中控太陽能公司為了研發塔式熔鹽光熱發電技術與裝備,在“國家863計劃”的支持下,潛心研究6年,投入近5億元,最終全部攻克了核心技術,共擁有發明專利74項,實用新型專利39項,核心裝備的設計、制造全面實現自主化,國產化率超過95%。
目前國內光熱企業面臨的困難,除了核心技術復雜、工程技術門類眾多外,來自于政策層面的影響也不小。“技術必須與實際工程應用相結合,需要在工程應用中不斷驗證、改進和完善。我們相信,隨著國家光熱發電示范項目的公布與示范電價的出臺,這一問題會很快得到解決。”金建祥說。
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