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近日，落基山研究所發布了《西北地區電力系統低碳轉型探索——打造零碳電力系統的青海樣本》（下稱報告），本報告重點關注西北地區乃至全國范圍內清潔能源發展水平最高的省份——青海省，探索高比例可再生能源電力系統向零碳電力系統轉型中的挑戰與解決方案。

雖然青海(hai)省清潔電力裝機與(yu)發(fa)電量占比(bi)均已達到九成(cheng)左右，但在實(shi)現完全脫碳的(de)道路上仍(reng)需應對(dui)諸多更具挑戰性(xing)的(de)難題(ti)。事實(shi)上，無論從(cong)經(jing)濟角(jiao)度(du)還是技(ji)術角(jiao)度(du)，未(wei)來十(shi)年打造零碳電力系統(tong)的(de)過程都將比(bi)既往高比(bi)例可(ke)再生能源發(fa)展過程更具復雜性(xing)和挑戰性(xing)，這也(ye)凸顯了青海(hai)打造零碳電力系統(tong)樣(yang)本對(dui)全國乃至全球的(de)意義。

報告指出，零碳(tan)(tan)電(dian)(dian)力(li)系統(tong)的(de)建設意味著大量間歇(xie)性(xing)新(xin)能(neng)源(yuan)的(de)接入，其必須和(he)零碳(tan)(tan)靈活性(xing)資源(yuan)相輔(fu)相成才能(neng)滿足不同時間維度的(de)電(dian)(dian)力(li)平衡(heng)。目前青海電(dian)(dian)力(li)系統(tong)可再生能(neng)源(yuan)發電(dian)(dian)總量充(chong)足，但日內(nei)和(he)季節(jie)性(xing)波動均較大，系統(tong)靈活性(xing)缺乏(fa)。

針對上述挑戰，報告結合青海實際，提出了建成零碳電力系統的技術路徑，并充分考慮青海可再生能源的資源優勢，依托年度8760小時仿真運行模擬，對光熱發電、氫電耦合和大規模儲能等具有地方發展潛力的解決方案進行了前瞻性分析【詳見報告全文】，下文重點提取光熱部分：

1、光熱將是青海增長最快的可調節可再生電源

報告指出(chu)，儲熱(re)(re)型(xing)光熱(re)(re)發電(dian)(dian)機(ji)組(zu)(zu)具備(bei)良好的調(diao)節性能，可以迅(xun)速響應(ying)電(dian)(dian)網的調(diao)節需求，快速調(diao)節機(ji)組(zu)(zu)出(chu)力(li)(li)，具備(bei)參與調(diao)峰、一次(ci)(ci)調(diao)頻、二次(ci)(ci)調(diao)頻的能力(li)(li)。值得一提的是，與燃(ran)煤發電(dian)(dian)相比，儲熱(re)(re)型(xing)光熱(re)(re)電(dian)(dian)機(ji)組(zu)(zu)具有負荷調(diao)節范圍更(geng)大（穩態最低出(chu)力(li)(li)更(geng)低）、負荷調(diao)節速率更(geng)快、熱(re)(re)態或冷態啟動時間(jian)更(geng)短等優勢。

表：不同電力(li)系統靈活性資源對比

國務院發(fa)(fa)布(bu)(bu)的(de)(de)《2030年前碳達(da)峰行動(dong)方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)》和青(qing)(qing)海省(sheng)發(fa)(fa)布(bu)(bu)的(de)(de)“2030行動(dong)方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)”中(zhong)都明確表示(shi)光熱發(fa)(fa)電(dian)是(shi)(shi)可(ke)充分(fen)利用青(qing)(qing)海地(di)域特色且(qie)穩定可(ke)控的(de)(de)零碳電(dian)源技術，其在青(qing)(qing)海具有多種優勢。在“2030行動(dong)方(fang)(fang)(fang)案(an)(an)”中(zhong)，更(geng)是(shi)(shi)明確了到(dao)“十四五(wu)”末(mo)期(qi)光熱電(dian)站裝機規模達(da)到(dao)1.2GW以(yi)上，到(dao)“十五(wu)五(wu)”末(mo)達(da)到(dao)3.2GW以(yi)上的(de)(de)政策目標。光熱將是(shi)(shi)青(qing)(qing)海增長最(zui)快(kuai)的(de)(de)可(ke)調節可(ke)再(zai)生電(dian)源。

《報告》建議(yi)青(qing)海(hai)應充(chong)分(fen)發(fa)揮自(zi)身優勢，均衡發(fa)展(zhan)波動(dong)型(xing)與調節(jie)型(xing)新能(neng)源(yuan)。在既有(you)風電、光伏波動(dong)性電源(yuan)發(fa)展(zhan)的(de)基礎上(shang)，結合自(zi)身氣(qi)候和(he)土地優勢，推(tui)進包括光熱在內的(de)調節(jie)型(xing)新能(neng)源(yuan)電源(yuan)建設(she)，依托地方(fang)補(bu)貼、優惠或試(shi)點(dian)激(ji)勵等措施，引導調節(jie)型(xing)新能(neng)源(yuan)電源(yuan)的(de)投資，促進其規(gui)模化(hua)應用，提(ti)升系(xi)統靈(ling)活性。

2、光熱發電成本下降趨勢明朗

報(bao)告指出，在成本方面，伴(ban)隨著國家(jia)級(ji)和青海(hai)省級(ji)的(de)(de)政策推(tui)動、優(you)渥的(de)(de)光(guang)資源稟賦和領先的(de)(de)光(guang)熱(re)電站運維(wei)經驗，未來塔式(shi)光(guang)熱(re)發(fa)電的(de)(de)成本下降(jiang)趨勢明朗(lang)，在不(bu)久的(de)(de)將來會(hui)是(shi)有競爭力的(de)(de)零碳發(fa)電技術。塔式(shi)光(guang)熱(re)系統的(de)(de)聚光(guang)集熱(re)和儲熱(re)系統占到(dao)總造(zao)價的(de)(de)77%左右，是(shi)推(tui)動塔式(shi)光(guang)熱(re)系統成本下降(jiang)的(de)(de)關(guan)鍵所在。

如下(xia)圖展示的(de)(de)(de)塔(ta)式光(guang)(guang)熱(re)到(dao)2030年的(de)(de)(de)造價成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)下(xia)降(jiang)趨勢。與成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)下(xia)降(jiang)同步進(jin)(jin)行(xing)的(de)(de)(de)還有光(guang)(guang)熱(re)電(dian)(dian)站運行(xing)效(xiao)率(lv)的(de)(de)(de)提升(sheng)，到(dao)2030年前塔(ta)式光(guang)(guang)熱(re)的(de)(de)(de)定日鏡鏡面工藝迭代(dai)、吸(xi)熱(re)器涂層的(de)(de)(de)技術進(jin)(jin)步、鏡場排布(bu)優化等帶來的(de)(de)(de)效(xiao)率(lv)提升(sheng)預計將(jiang)讓光(guang)(guang)電(dian)(dian)轉換效(xiao)率(lv)提升(sheng)12%。在塔(ta)式光(guang)(guang)熱(re)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)下(xia)降(jiang)和光(guang)(guang)電(dian)(dian)轉換效(xiao)率(lv)提升(sheng)雙管齊下(xia)的(de)(de)(de)預期下(xia)，塔(ta)式光(guang)(guang)熱(re)電(dian)(dian)站的(de)(de)(de)度電(dian)(dian)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)將(jiang)從目(mu)前的(de)(de)(de)1.15元/kWh下(xia)降(jiang)至0.75元/kWh。青海自(zi)身豐富的(de)(de)(de)運維經驗還有望為光(guang)(guang)熱(re)電(dian)(dian)站的(de)(de)(de)度電(dian)(dian)成(cheng)(cheng)本(ben)(ben)帶來更多的(de)(de)(de)下(xia)降(jiang)空(kong)間(jian)。

3、光熱發電規模化發展可顯著減少對火電依賴

報告介(jie)紹了4種(zhong)光熱裝(zhuang)機規模情景(jing)下(xia)的電力系統(tong)仿真(zhen)結果，并與基準政策情景(jing)相(xiang)比較。

注：基準政策情景（即“十四五”年均新增0.25GW，“十五五”年均新增0.4GW，蓄熱能力均為9小時）；規模化開發情景(即1.5/2.0/2.5/3.0CSP，相比基準政策情景，每年新增裝機為其1.5到3.0倍)

仿(fang)真結果顯示，在節(jie)能減(jian)(jian)(jian)排方面，光(guang)(guang)熱裝(zhuang)機(ji)規模的不斷提高(gao)顯著減(jian)(jian)(jian)少(shao)了火電(dian)的出力和外購依(yi)賴，通過下圖對比可知(zhi)，僅增加(jia)(jia)3.0GW光(guang)(guang)熱裝(zhuang)機(ji)（2.0CSP情(qing)景）就起到了增加(jia)(jia)7.0GW電(dian)化學儲能（25%BESS情(qing)景）所(suo)對應的火電(dian)及外購電(dian)量減(jian)(jian)(jian)少(shao)效果，而且(qie)減(jian)(jian)(jian)排效果伴隨光(guang)(guang)熱裝(zhuang)機(ji)增加(jia)(jia)呈現線(xian)性下降的趨勢。

從系(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)的(de)(de)角(jiao)度(du)看(kan)，光(guang)(guang)(guang)熱(re)裝機的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)節約了(le)大量(liang)燃料、外購等可(ke)(ke)變(bian)成(cheng)本(ben)和火電(dian)啟停成(cheng)本(ben)，2倍(bei)光(guang)(guang)(guang)熱(re)裝機情(qing)景(jing)所增(zeng)加(jia)(jia)(jia)的(de)(de)系(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)（約128億人民幣）僅為(wei)25%儲能配比情(qing)景(jing)對應(ying)的(de)(de)系(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)的(de)(de)68%，此時(shi)新增(zeng)光(guang)(guang)(guang)伏與光(guang)(guang)(guang)熱(re)裝機比約為(wei)8:1。這體現出光(guang)(guang)(guang)熱(re)在青(qing)海既可(ke)(ke)以滿足(zu)波動性(xing)可(ke)(ke)再生出力不足(zu)時(shi)的(de)(de)電(dian)力缺口，提供日內(nei)靈活性(xing)并加(jia)(jia)(jia)速火電(dian)電(dian)量(liang)退出、減少外購依賴(lai)，又具有較強(qiang)的(de)(de)經濟性(xing)。

同(tong)時(shi)(shi)(shi)(shi)光(guang)(guang)(guang)熱作為可調(diao)節(jie)性新(xin)能源，提高光(guang)(guang)(guang)熱在新(xin)能源中(zhong)的(de)裝(zhuang)機(ji)占比可有效緩解(jie)棄風和棄光(guang)(guang)(guang)現象，同(tong)時(shi)(shi)(shi)(shi)減少枯水(shui)期對(dui)外(wai)(wai)購電(dian)量的(de)依賴(lai)度(du)（如下(xia)(xia)(xia)圖所示）。在近零碳電(dian)力系統的(de)2030年(nian)，對(dui)比基(ji)準政(zheng)策情景和2倍光(guang)(guang)(guang)熱裝(zhuang)機(ji)情景（新(xin)增光(guang)(guang)(guang)伏光(guang)(guang)(guang)熱裝(zhuang)機(ji)比分(fen)別約為18:1和8:1），全年(nian)棄風率從(cong)6.8%下(xia)(xia)(xia)降到(dao)6.2%，棄光(guang)(guang)(guang)率從(cong)9.2%下(xia)(xia)(xia)降到(dao)8.8%；同(tong)時(shi)(shi)(shi)(shi)氣電(dian)的(de)利用小時(shi)(shi)(shi)(shi)數從(cong)3,140小時(shi)(shi)(shi)(shi)下(xia)(xia)(xia)降到(dao)2,997小時(shi)(shi)(shi)(shi)，外(wai)(wai)購電(dian)量占比從(cong)5.4%下(xia)(xia)(xia)降到(dao)4.9%。

4、光熱發電和水電具備季節互補性

在(zai)保障電力系統靈(ling)活性方面，青海應統籌發(fa)(fa)展電化學儲(chu)能(neng)、光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)發(fa)(fa)電、氫能(neng)發(fa)(fa)電等零碳(tan)電源以提供不同時(shi)間(jian)(jian)(jian)尺度上的(de)(de)(de)靈(ling)活調(diao)節能(neng)力。三種(zhong)零碳(tan)調(diao)節電源的(de)(de)(de)引入均(jun)不同程度緩解了(le)(le)枯水期晚間(jian)(jian)(jian)對(dui)火電和外購的(de)(de)(de)依賴（圖(tu)下圖(tu)所(suo)示）。電化學儲(chu)能(neng)和氫儲(chu)能(neng)均(jun)提高了(le)(le)午間(jian)(jian)(jian)對(dui)新能(neng)源的(de)(de)(de)消納(na)能(neng)力，減少了(le)(le)棄風棄光(guang)(guang)(guang)，配套蓄熱(re)(re)能(neng)力的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)明顯在(zai)晚間(jian)(jian)(jian)提高了(le)(le)出力水平。

但(dan)是由于(yu)電(dian)(dian)(dian)化學(xue)儲(chu)能(neng)和(he)(he)光(guang)熱(re)發電(dian)(dian)(dian)儲(chu)熱(re)時(shi)(shi)(shi)長的限制，系統仍(reng)(reng)缺(que)乏更長時(shi)(shi)(shi)儲(chu)能(neng)的支撐。電(dian)(dian)(dian)化學(xue)儲(chu)能(neng)和(he)(he)光(guang)熱(re)發電(dian)(dian)(dian)的調節效果均在前半(ban)夜（17時(shi)(shi)(shi)到(dao)24時(shi)(shi)(shi)）比較顯(xian)著，而在后半(ban)夜（24時(shi)(shi)(shi)到(dao)9時(shi)(shi)(shi)），25%儲(chu)能(neng)配比和(he)(he)2倍光(guang)熱(re)裝機情(qing)景仍(reng)(reng)依賴(lai)火電(dian)(dian)(dian)和(he)(he)外購電(dian)(dian)(dian)來彌補電(dian)(dian)(dian)力缺(que)口(kou)。

同時由于(yu)光資源季節分布較(jiao)為平(ping)(ping)均，光熱發(fa)電全年出力(li)也相對較(jiao)為平(ping)(ping)穩，其中出力(li)峰值出現(xian)在枯(ku)水(shui)期(qi)的4月(yue)和(he)豐水(shui)期(qi)初期(qi)5月(yue)，出力(li)低谷出現(xian)在豐水(shui)期(qi)8-9月(yue)，一定(ding)程(cheng)度上體現(xian)了(le)光熱發(fa)電和(he)水(shui)電的季節互補性、緩解了(le)青(qing)海枯(ku)水(shui)期(qi)的電力(li)緊張現(xian)象。

綜(zong)上，報告(gao)指出青海(hai)省政(zheng)府應盡快推出省級補貼、投資(zi)優(you)惠、專(zhuan)項試點等措施以統籌發(fa)展(zhan)新型零(ling)碳靈(ling)活(huo)(huo)性資(zi)源，同(tong)時充分給(gei)予其參與電(dian)能量和輔助服務市場的主體地位，為零(ling)碳電(dian)力系(xi)統提供不(bu)同(tong)時間尺度的靈(ling)活(huo)(huo)性，進一步促進光熱發(fa)電(dian)和氫能發(fa)電(dian)等新型靈(ling)活(huo)(huo)性資(zi)源的投資(zi)。

附件：西北地區電力系統低碳轉型探索——打造零碳電力系統的青海樣本-RMI.pdf