不久前(qian),國家能源局(ju)發(fa)布《關于2021年風電、光(guang)伏發(fa)電開發(fa)建(jian)設有關事(shi)項的(de)通(tong)(tong)知(zhi)》。通(tong)(tong)知(zhi)提到,建(jian)立保(bao)障性并網、市場化并網等多元化并網保(bao)障機制。
市場化并(bing)(bing)網(wang)是指保(bao)障性并(bing)(bing)網(wang)范圍以外仍有意(yi)愿(yuan)并(bing)(bing)網(wang)的(de)(de)項目,可通過自建、合(he)建共享(xiang)或購買服(fu)務等市場化方式落實并(bing)(bing)網(wang)條件后,由電網(wang)企業(ye)予以并(bing)(bing)網(wang)。并(bing)(bing)網(wang)條件主(zhu)要包括配套(tao)新增(zeng)的(de)(de)抽水蓄能(neng)、儲熱(re)型光熱(re)發電、火電調(diao)峰、電化學(xue)儲能(neng)、可調(diao)節負荷等靈活調(diao)節能(neng)力。
現有(you)大規模光伏和(he)風(feng)電存在“極熱無風(feng)”和(he)“極寒(han)無光”的先天(tian)短板(ban),導(dao)致其在冬(dong)夏季節的用電晚高峰(feng)時段都難以提供有(you)效出力(li)。
公開信息顯示(shi),去年(nian)入冬(dong)以(yi)來,受極寒(han)天氣影響和電(dian)取暖(nuan)的(de)增(zeng)加(jia),全(quan)國(guo)用電(dian)負荷(he)超(chao)過(guo)夏季高(gao)峰,創歷史(shi)新高(gao),特(te)別是1月(yue)7日晚(wan)(wan)高(gao)峰的(de)負荷(he)比2020年(nian)夏季峰值增(zeng)長(chang)了(le)10%以(yi)上。當日晚(wan)(wan)間全(quan)國(guo)光(guang)伏發電(dian)出力(li)(li)是零(ling),且(qie)當天全(quan)國(guo)大部分地區(qu)無風(feng),導致風(feng)力(li)(li)發電(dian)裝機出力(li)(li)只有(you)正常情況下(xia)的(de)10%,即1月(yue)7日的(de)用電(dian)晚(wan)(wan)高(gao)峰時段,全(quan)國(guo)有(you)5.3億千瓦風(feng)電(dian)和5億千瓦的(de)光(guang)伏電(dian)力(li)(li)沒有(you)出力(li)(li)。
另外,冬季枯水期使得我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)3.7億千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)水電(dian)裝(zhuang)機(ji)(ji)在(zai)當天晚(wan)高峰時段有(you)(you)2億千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)沒有(you)(you)出力(li)。而且,冬季也是天然氣的(de)(de)用氣高峰,當時我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)1億千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)天然氣發電(dian)裝(zhuang)機(ji)(ji)中有(you)(you)一(yi)半左右沒有(you)(you)出力(li)。再加上全(quan)國(guo)(guo)(guo)發電(dian)裝(zhuang)機(ji)(ji)的(de)(de)區域(yu)布(bu)局和停機(ji)(ji)檢修情況,于是出現了我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)20多億千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)電(dian)力(li)裝(zhuang)機(ji)(ji)卻難以保障12億千(qian)(qian)瓦(wa)(wa)用電(dian)負(fu)荷(he)的(de)(de)現象。
可(ke)以預見,隨著“雙(shuang)碳”目標下光伏(fu)和風電(dian)裝機繼(ji)續迅猛增長,今后每年(nian)冬夏季的(de)全國用(yong)電(dian)緊張類似(si)局(ju)面只會(hui)不(bu)斷(duan)加劇,需馬上采(cai)取(qu)強(qiang)力(li)的(de)應對措施(shi)。
今年3月1日,國家電網發布(bu)《“碳(tan)達峰、碳(tan)中和”行動方(fang)案》,提出(chu)要加快(kuai)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)技(ji)術創新(xin),提高(gao)新(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)發電機組涉網性能(neng)(neng)(neng),加快(kuai)光熱發電技(ji)術推廣應用;提升靈(ling)活調節電源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的比重,建設調峰電源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan),發展“新(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)+儲能(neng)(neng)(neng)”、光熱發電,提高(gao)系統調節能(neng)(neng)(neng)力。
光熱(re)電(dian)(dian)(dian)站自帶長周(zhou)期、大規模、安全(quan)可靠(kao)的(de)熱(re)儲能(neng),可適(shi)當配(pei)置天然氣(qi)補燃(ran)以實現幾乎全(quan)年晝(zhou)夜不間斷(duan)穩定發(fa)電(dian)(dian)(dian)及為(wei)光伏、風(feng)電(dian)(dian)(dian)提(ti)供(gong)(gong)靈活調峰輔助服務。光熱(re)發(fa)電(dian)(dian)(dian)通過(guo)蒸汽推動汽輪發(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)組發(fa)電(dian)(dian)(dian),還能(neng)為(wei)系統(tong)提(ti)供(gong)(gong)可靠(kao)的(de)轉動慣(guan)量,能(neng)在高比例光伏、風(feng)電(dian)(dian)(dian)滲透的(de)電(dian)(dian)(dian)力系統(tong)中(zhong)承擔類似(si)燃(ran)煤(mei)和燃(ran)氣(qi)火(huo)電(dian)(dian)(dian)的(de)“壓(ya)艙石”角色。
我國西部(bu)(bu)地(di)區大多水(shui)資源匱乏,受(shou)枯水(shui)期(qi)及(ji)漫長冬季(ji)冰凍影響,并不(bu)適(shi)合大規(gui)模建(jian)(jian)設抽(chou)水(shui)蓄(xu)能電(dian)站(zhan),并且,抽(chou)水(shui)蓄(xu)能電(dian)站(zhan)建(jian)(jian)設工期(qi)往(wang)往(wang)在5年以上,而光(guang)熱電(dian)站(zhan)建(jian)(jian)設期(qi)平均只需18個月。西部(bu)(bu)的(de)火電(dian)廠很(hen)多都是(shi)“以熱定(ding)電(dian)”的(de)熱電(dian)聯供機組,每年有近半年需保(bao)障民生供暖,可額外(wai)(wai)用于為光(guang)伏、風電(dian)調峰的(de)空間并不(bu)大。另外(wai)(wai),西部(bu)(bu)地(di)區已(yi)幾乎不(bu)能再新建(jian)(jian)專(zhuan)門(men)用于調峰輔助服務(wu)的(de)燃煤火電(dian)廠。
場地布(bu)置靈活的電化學儲能(neng)響應(ying)速度快,在(zai)分布(bu)式新能(neng)源(yuan)領域的1~2小(xiao)時儲能(neng)時長(chang)(chang)以內調用具有一定優勢,但最近國內外(wai)連續發生了多起安全(quan)事故,及存(cun)在(zai)的電站30年壽命期(qi)內因效(xiao)率衰減而需批次更換的問題,使得(de)業(ye)界短(duan)期(qi)內對(dui)其在(zai)大型新能(neng)源(yuan)電站中的長(chang)(chang)周期(qi)、規模化應(ying)用存(cun)在(zai)顧慮。
電化學儲(chu)(chu)能(neng)在(zai)超過4小(xiao)時以上的(de)長(chang)周(zhou)期儲(chu)(chu)能(neng)應(ying)用(yong)時,會導致其度電成本(ben)成倍增加,目前離(li)經(jing)濟(ji)可(ke)行性有較大差距。而從電網的(de)角度,真正能(neng)滿足實現“早晚高峰(feng)”及其它時段可(ke)隨時響應(ying)調峰(feng)指令的(de)儲(chu)(chu)能(neng)系統,一般需具(ju)備8~10小(xiao)時左右的(de)儲(chu)(chu)能(neng)時長(chang)。
光(guang)熱(re)電站中(zhong),目前采用的(de)物(wu)理(li)熱(re)儲能介質熔鹽(yan)是硝酸鉀和(he)(he)硝酸鈉(na)的(de)混(hun)合物(wu),工(gong)藝成(cheng)熟,早(zao)已(yi)在(zai)工(gong)農業領域量(liang)應用,在(zai)電站30年壽命周期內都(dou)沒有(you)損(sun)耗,也(ye)無需更換。硝酸鉀和(he)(he)硝酸鈉(na)在(zai)位于我國西部地(di)區(qu)的(de)青海鹽(yan)湖和(he)(he)新疆吐魯番(fan)等地(di)的(de)礦山中(zhong)都(dou)有(you)巨(ju)大儲藏(zang)。因此,在(zai)西部地(di)區(qu)大規模發(fa)展(zhan)光(guang)熱(re)發(fa)電,可實現熔鹽(yan)化工(gong)原料(liao)在(zai)西部就地(di)生(sheng)產及應用,形成(cheng)綠色(se)低(di)碳(tan)循環(huan)化工(gong)。
因此,目前看來,若(ruo)選(xuan)擇在西(xi)部(bu)地區能規模(mo)化滿(man)足電(dian)網(wang)8~10小時(shi)儲能時(shi)長(chang)的(de)(de)調(diao)峰要求,且能在數年內完成相(xiang)當規模(mo)裝(zhuang)機的(de)(de)發(fa)展方式,光(guang)熱發(fa)電(dian)應(ying)(ying)是重要發(fa)展方向。光(guang)熱電(dian)站的(de)(de)常規發(fa)電(dian)島裝(zhuang)備和技(ji)術與燃煤火電(dian)站基本相(xiang)同,火電(dian)的(de)(de)全產(chan)業鏈(lian)裝(zhuang)備和技(ji)術基本都能應(ying)(ying)用(yong)于光(guang)熱電(dian)站。
在(zai)筆(bi)者看來,為實現(xian)黨中(zhong)(zhong)央(yang)提出的“雙碳”目(mu)標及構建以新(xin)能(neng)源為主體的新(xin)型電力系統,我國(guo)在(zai)2060年碳中(zhong)(zhong)和(he)前需(xu)新(xin)增(zeng)幾(ji)十億(yi)千瓦(wa)新(xin)能(neng)源裝(zhuang)機。中(zhong)(zhong)東(dong)(dong)(dong)(dong)部地(di)(di)(di)區(qu)受制(zhi)(zhi)于(yu)場(chang)地(di)(di)(di)空間、風光資(zi)源等核心要(yao)素限制(zhi)(zhi),新(xin)能(neng)源大發展的主戰場(chang)重(zhong)歸西部已是大勢所趨。西部有幾(ji)十萬平方公里戈壁(bi)、荒漠等地(di)(di)(di)形(xing),可滿足“雙碳”目(mu)標的幾(ji)十億(yi)千瓦(wa)新(xin)能(neng)源發電裝(zhuang)機,且西部地(di)(di)(di)區(qu)的太陽(yang)能(neng)、風能(neng)資(zi)源條件都好于(yu)中(zhong)(zhong)東(dong)(dong)(dong)(dong)部地(di)(di)(di)區(qu),即(ji)使加上往中(zhong)(zhong)東(dong)(dong)(dong)(dong)部地(di)(di)(di)區(qu)的輸電成本,其綜合度(du)電成本依(yi)然(ran)低于(yu)中(zhong)(zhong)東(dong)(dong)(dong)(dong)部地(di)(di)(di)區(qu)的太陽(yang)能(neng)和(he)風能(neng)發電。
所以,筆者認為,能(neng)(neng)否以最(zui)低成本、最(zui)快速度、最(zui)大規(gui)模實現“雙碳”目標下的新能(neng)(neng)源發電裝(zhuang)(zhuang)機(ji),關鍵是能(neng)(neng)否在合適(shi)配套政策支持下,盡快全面推進(jin)西(xi)部(bu)多(duo)(duo)(duo)個與特高壓外送通道配套的光(guang)(guang)熱、光(guang)(guang)伏和(he)風(feng)電多(duo)(duo)(duo)能(neng)(neng)互補大型基地(di)建設。發展(zhan)光(guang)(guang)熱發電不僅能(neng)(neng)帶(dai)動傳統火電裝(zhuang)(zhuang)備產業鏈,替代節省寶(bao)貴(gui)的調峰電站用(yong)天(tian)然(ran)氣(qi),且能(neng)(neng)協同促(cu)進(jin)更(geng)多(duo)(duo)(duo)光(guang)(guang)伏、風(feng)電裝(zhuang)(zhuang)機(ji),可謂一舉多(duo)(duo)(duo)得(de)。
經過近(jin)20年的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)學研結合和(he)國家(jia)首批(pi)光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)示范(fan)項(xiang)目(mu)政策的(de)(de)支(zhi)持(chi),國內目(mu)前已建成10多座規模化光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)電(dian)站,已實(shi)(shi)現95%以(yi)上(shang)關(guan)鍵技(ji)(ji)術(shu)裝備全國產(chan)(chan)(chan)化。光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)電(dian)站是資金、技(ji)(ji)術(shu)和(he)人才(cai)密集型的(de)(de)高(gao)精尖產(chan)(chan)(chan)業(ye),在首批(pi)示范(fan)項(xiang)目(mu)推進(jin)過程(cheng)中,各方(fang)已積累了諸多寶貴經驗(yan)和(he)教訓,多項(xiang)國產(chan)(chan)(chan)核(he)心(xin)技(ji)(ji)術(shu)產(chan)(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)關(guan)鍵指(zhi)標(biao)已處于世界(jie)先進(jin)水平,部分中國企(qi)業(ye)已走向海外承接(jie)大型工(gong)程(cheng)光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)電(dian)站工(gong)程(cheng)。海外中東北(bei)非及(ji)拉(la)美智利等(deng)地的(de)(de)多個光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)項(xiang)目(mu)開發商都(dou)已認可中國光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)企(qi)業(ye)的(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)產(chan)(chan)(chan)品(pin)實(shi)(shi)力,邀請中國企(qi)業(ye)參與項(xiang)目(mu)的(de)(de)實(shi)(shi)施,以(yi)推動海外光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發電(dian)的(de)(de)成本下降并(bing)開發更大市(shi)場。未(wei)來(lai),隨著超(chao)臨(lin)界(jie)二氧化碳、高(gao)溫顆粒(li)吸熱(re)(re)(re)儲熱(re)(re)(re)等(deng)創(chuang)新技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)成熟應用,光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發電(dian)成本將大幅下降。但當前自帶長周期、規模化儲能(neng)的(de)(de)光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發電(dian)度電(dian)成本仍顯著高(gao)于光(guang)(guang)伏、陸上(shang)風電(dian)等(deng)間歇性新能(neng)源,這就導致了對光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發電(dian)的(de)(de)專項(xiang)電(dian)價補貼(tie)目(mu)前看來(lai)難有持(chi)續性。
筆(bi)者建(jian)議盡快出臺(tai)政(zheng)策細則(ze),支持(chi)在西部建(jian)設大型光熱、光伏、風(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)多能互(hu)(hu)(hu)補(bu)(bu)基(ji)地,建(jian)議第一階(jie)(jie)段(duan)給(gei)予(yu)多能互(hu)(hu)(hu)補(bu)(bu)互(hu)(hu)(hu)補(bu)(bu)中(zhong)的光熱發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)不低(di)于國(guo)內天然氣發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)價格的政(zheng)策支持(chi),促(cu)成千萬(wan)千瓦(wa)級互(hu)(hu)(hu)補(bu)(bu)基(ji)地建(jian)成并(bing)網,第二階(jie)(jie)段(duan)給(gei)予(yu)多能互(hu)(hu)(hu)補(bu)(bu)中(zhong)的光熱發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)不低(di)于國(guo)內火電(dian)(dian)(dian)(dian)調(diao)峰(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)價的政(zheng)策支持(chi),促(cu)成數千萬(wan)千瓦(wa)級互(hu)(hu)(hu)補(bu)(bu)基(ji)地建(jian)成并(bing)網。
在此基(ji)礎(chu)上,隨著更多先進(jin)光(guang)(guang)熱(re)(re)發電(dian)(dian)(dian)技(ji)術(shu)產品(pin)的(de)成熟應用,未(wei)來(lai)有望實現(xian)光(guang)(guang)熱(re)(re)發電(dian)(dian)(dian)的(de)度(du)(du)電(dian)(dian)(dian)成本和(he)靈活可調(diao)度(du)(du)性(xing)能(neng)都能(neng)與燃(ran)煤燃(ran)氣(qi)火電(dian)(dian)(dian)競爭,成為(wei)同時(shi)具備基(ji)礎(chu)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)和(he)靈活調(diao)峰電(dian)(dian)(dian)源(yuan)特性(xing)的(de)重要新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)品(pin)種。整個傳統(tong)火電(dian)(dian)(dian)行業的(de)裝(zhuang)備、技(ji)術(shu)和(he)人員都可準確匹配到光(guang)(guang)熱(re)(re)發電(dian)(dian)(dian)產業鏈,以最低代價實現(xian)傳統(tong)能(neng)源(yuan)鏈的(de)清潔(jie)轉型(xing)。屆(jie)時(shi),我國(guo)西部及海外(wai)高輻照地區完全可能(neng)實現(xian)新(xin)(xin)增10億(yi)千瓦級光(guang)(guang)熱(re)(re)電(dian)(dian)(dian)站,同時(shi)又可帶(dai)動幾(ji)十億(yi)千瓦光(guang)(guang)伏、風電(dian)(dian)(dian)的(de)裝(zhuang)機消(xiao)納,為(wei)全球(qiu)實現(xian)碳中(zhong)和(he)做出(chu)來(lai)自(zi)中(zhong)國(guo)光(guang)(guang)熱(re)(re)發電(dian)(dian)(dian)產業的(de)貢獻。
注:本文作者為恒基能脈新能源科技有限公司和首航節能光熱技術股份有限公司創始人姚志豪。