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探寻太阳能“热”,推动太阳能“热”

自地球上生命诞生以来,就主要以太阳提供的热辐射能生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为制作食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式,太阳能发电是一种新兴的可再生能源。

在党的百年华诞前夕,屹立在中国西北的储能型太阳能光热电站,纷纷以精密的控制技术,在追光逐日的镜场中,拼出巨幅标语,庆祝中国共产党成立100周年。时值仲夏,一排排整齐的反射镜在明艳的骄阳下,呈现出党徽图案以及“建党百年光热献礼”等字样,显得蔚为壮观。在献礼百年的同时,这些光热电站正在以清洁、稳定的电力,支持着我国能源转型的进程。

日前,本报记者实地考察了位于内蒙古乌拉特中旗及青海德令哈市的两座商业化运营的太阳能热发电站,探寻太阳能“热”的真正奥秘。

探寻太阳能“热”,推动太阳能“热”-_上海舒适系统展

大有可为

支撑电力系统安全稳定运行

当前,我国正加速构建“以新能源为主体的新型电力系统”,作为一种清洁电力以及有效解决新能源发电波动性问题的成熟路径,太阳能热发电(光热发电)将扮演重要角色。

在内蒙古自治区巴彦淖尔市东北部,目前国内最大的槽式光热电站——中核龙腾内蒙古乌拉特100MW槽式光热示范电站(简称“乌拉特项目”)就建设于此。

乌拉特项目年发电量达到约3.92亿千瓦时,每年可节省标煤12万吨、减排二氧化碳30万吨。常州龙腾光热科技股份有限公司总经理俞科接受记者采访时介绍,“由于蒙西电网具有结构性缺电的特点,每天下午6点到晚上10点左右会出现晚高峰结构性缺电,而乌拉特项目的投运为缓解地区结构性缺电发挥了很大作用。”

构建以新能源为主体的新型电力系统,是我国实现碳达峰、碳中和的重要抓手,但同时也面临诸多挑战。电力规划设计总院高级顾问孙锐指出,光伏发电和风力发电受到气象条件制约,发电功率具有间歇性、波动性和随机性,对电力系统的安全性和供电可靠性造成了重大挑战。他认为,要构建新型的电力系统,对储能容量的需求是巨大的,同时还需要更多的具有交流同步发电机特性的灵活调节电源。

由于太阳能热发电与生俱来的“优势”,其对电网的“友好性”正逐渐得到认可。国网能源研究院副院长蒋莉萍日前指出,对于电力系统而言,太阳能热发电是一个非常好的技术,具有常规电源的可调度性,同时又是清洁能源,是构建以新能源为主的新型电力系统的一个重要支撑性技术,西部地区一定要珍惜当地太阳能热发电的资源。

对此,国家电网有限公司西北分部规划部副主任孙骁强指出,随着我国双碳战略目标的实施,新能源开发规模和开发节奏将进一步加快,现代电力系统正逐步向高比例可再生能源和高比例电力电子设备趋势发展。在此背景下,新能源发电机组与传统同步发电机有重大区别,其出力的波动性及机组对电网的弱支撑性,对电网确保电力电量供应及电力系统的安全都带来了挑战。

以新能源为主体的新型电力系统,其自身发展与重构需要围绕两大方面来解决一些关键问题,一方面是以高比例可再生能源确保电力电量供应,需要重点解决可靠替代火电、调峰能力提升、可再生电源发电量占比提高的问题;另一方面是电力系统安全,需要重点保障频率安全、电压安全、功角稳定。孙骁强表示,“光热电站固有的特点,使其同时具备解决这两大方面问题的能力,在支撑新型电力系统安全稳定运行及确保供电方面大有可为。”

探寻太阳能“热”,推动太阳能“热”-_上海舒适系统展

多重效益

推动西部经济社会综合发展

从青海省海西蒙古族藏族自治州德令哈市驱车向西,辽阔的戈壁滩上,一座200米高的吸热塔十分显眼,与四周环绕的27,135台采光面积共计542,700平方米的光热定日镜一起,构成一幅壮丽的太阳能热发电“景观图”。这里是国家首批太阳能热发电示范项目之一的青海中控德令哈50MW塔式熔盐储能光热电站,自2018年12月30日成功并网发电以来,电站运行表现优异,为当地经济社会发展和低碳转型作出了积极贡献。

记者了解到,近年来,青海省坚持以新能源规模化开发为重点,以100%清洁能源使用为目标,打造清洁能源建设、使用和输出全链条示范省。当前,该省在清洁能源发展方面已经走在全国前列,但进一步发展也面临着缺乏灵活可调的支撑电源、本地消纳负荷不足等挑战。而通过青海中控德令哈50MW光热电站的建设,验证了在当地建设大规模熔盐储能光热电站的可行性,未来可以将光热发电作为当地的支撑电源与调节电源,配套建设光伏、风电,既可利用现有特高压通道外送,提高现有通道的利用率,也可为新建外送通道提供电力支持与稳定运行支撑。

从首批示范项目来看,太阳能热发电不仅有助于清洁能源对传统能源的替代,还可促进当地经济社会综合发展以及生态环境的改善。据金建祥介绍,青海中控德令哈50MW光热电站不仅促进了当地清洁能源的大规模、可持续开发,同时在促进当地经济高质量发展与产业升级、助力西部大开发等方面也发挥着重要的作用。

在金建祥看来,具备建设光热发电项目资源条件的地区均在我国西部,光热发电项目的投资强度高,建设光热发电项目可以通过大量投资带动当地经济的高质量发展,促进西部大开发战略的实施。同时,光热电站的建设、运营不仅为当地提供大量的工作机会,提升当地就业水平,助力乡村振兴,还有利于改良、修复当地的生态环境。他表示,“在项目建设期,沙丘就会被平整成平地,减少风沙;同时由于镜场能阻挡风沙,可大大减缓地表风速,从而减少地表风沙的流动、保护土壤免受侵蚀,一定程度上起到了防风固沙的作用;因为阳光被定日镜反射,致使镜场内蒸发量明显减少,再加上定日镜用少量水清洗后,水渗流入土壤,增加了土壤湿度,为植物生长提供了必要的水分,有利于植被恢复。”

存亡之际 行业持续发展亟须政策纾困

通过首批示范项目的建设投产,我国太阳能热发电相关技术与产业均得到快速发展。但在业内看来,我国太阳能热发电产业目前仍处于初期发展阶段,发电装机规模仍然较小,作为一种零碳排放的可再生能源,整个行业仍存在诸多瓶颈

面对太阳能热发电发展瓶颈,在“十四五”规划中,明确光热发电的战略定位,并规划一定装机容量,通过规划引导行业加大研发投入,适当扩大行业规模,推动光热发电成本的逐步下降,并在一定期限内继续给予光热发电一定的补贴,给起步阶段的光热发电走向平价上网一个合理的缓冲期。

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