一些業(yè)界專家認(rèn)為，光熱發(fā)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商必須根據(jù)市場(chǎng)的實(shí)際需求，從更長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)度能力和獲得更高容量因子的角度考慮，來(lái)確定電站的儲(chǔ)能容量，以將光熱發(fā)電的成本優(yōu)勢(shì)最大化。
事實(shí)上，儲(chǔ)能系統(tǒng)在當(dāng)今光熱電站中的應(yīng)用已十分普遍。作為光熱發(fā)電技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)，配置儲(chǔ)能系統(tǒng)可以使光熱發(fā)電相比其他可再生能源發(fā)電技術(shù)為電網(wǎng)提供更為穩(wěn)定的電力供應(yīng)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球共有17個(gè)公用事業(yè)規(guī)模的光熱發(fā)電項(xiàng)目在建，其中15個(gè)項(xiàng)目都配備了儲(chǔ)熱系統(tǒng)。9月13日，國(guó)家能源局發(fā)布了首批光熱示范項(xiàng)目名單，共有20個(gè)項(xiàng)目入選，其中18個(gè)項(xiàng)目都采用了熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)。
圖：SolaReserve開(kāi)發(fā)的110MW新月沙丘光熱電站的熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)
瑞典皇家理工學(xué)院(KTH)的高級(jí)研究員RafaelGuedez表示：“光熱電站在整合了儲(chǔ)能系統(tǒng)(TES)后，的確能夠顯著降低電力平準(zhǔn)化成本(LCOE)，當(dāng)然，要使成本效益達(dá)到最優(yōu)化，儲(chǔ)熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案必須綜合考量太陽(yáng)島、發(fā)電島的實(shí)際規(guī)模以及具體的電力調(diào)度策略。”
“滿負(fù)載儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)每增加一小時(shí)，就意味著投資成本需提高大約3%~4%，具體的增加數(shù)額將取決于不同的光熱發(fā)電技術(shù)路線、儲(chǔ)熱材質(zhì)和運(yùn)行策略等等，但隨著輸出電力的增加，額外的投資成本也相應(yīng)增多，”西班牙動(dòng)力工程和技術(shù)咨詢公司Araner的儲(chǔ)熱技術(shù)專家KatlynAvery介紹道，“通過(guò)提高儲(chǔ)熱容量，光熱電站就能持續(xù)運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間，發(fā)電成本自然會(huì)降低，這對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)是很劃算的。”
塔式熔鹽傳儲(chǔ)熱或?qū)⒊蔀橹髁?/strong>
據(jù)一些業(yè)內(nèi)專家介紹，應(yīng)用熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)的塔式光熱電站能夠在更高溫度下運(yùn)行，該儲(chǔ)熱系統(tǒng)的安裝和操作更簡(jiǎn)便，換熱效率也更高，因此，業(yè)界對(duì)熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)的認(rèn)可度頗高。
從西班牙Torresol能源公司開(kāi)發(fā)的裝機(jī)20MW的Gemasolar光熱電站到美國(guó)SolaReserve裝機(jī)110MW的新月沙丘電站，再到Abengoa在智利開(kāi)發(fā)建設(shè)的裝機(jī)110MW的Atacama1電站(與新月沙丘電站配置相似)，以及ACWA電力公司在摩洛哥建設(shè)的150MW級(jí)NoorIII電站，都無(wú)一例外地選擇了熔鹽儲(chǔ)熱型塔式光熱發(fā)電技術(shù)路線。
據(jù)了解，使用導(dǎo)熱油作為傳熱流體(HTF)的塔式光熱電站的最高運(yùn)行溫度是565攝氏度，相比之下，槽式導(dǎo)熱油光熱電站的運(yùn)行溫度最高只限于385攝氏度。
“更高的工作溫度帶來(lái)的將是成本相對(duì)更低同時(shí)效率更高的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，而這又會(huì)很快地轉(zhuǎn)化為收益。”Avery表示。
Guedez則補(bǔ)充表示，如果將熔鹽同時(shí)作為塔式光熱電站的傳儲(chǔ)熱介質(zhì)，相當(dāng)于將熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)和熔鹽塔無(wú)縫連接起來(lái)，不但簡(jiǎn)化了整個(gè)電站的設(shè)備組成，還有利于電站后期的運(yùn)維控制。
槽式傳熱介質(zhì)：由導(dǎo)熱油到熔鹽的探索
目前，全球眾多槽式光熱電站開(kāi)發(fā)商正紛紛進(jìn)行試驗(yàn)，探索將傳熱介質(zhì)由導(dǎo)熱油轉(zhuǎn)換為熔鹽的可能性，希望通過(guò)進(jìn)一步提高技術(shù)水平，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行溫度，從而縮短與塔式熔鹽儲(chǔ)熱光熱電站之間的差距。
根據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)的報(bào)告顯示，槽式光熱電站的傳熱介質(zhì)若由導(dǎo)熱油轉(zhuǎn)換為熔鹽，整個(gè)槽式光熱電站儲(chǔ)熱系統(tǒng)的安裝成本將會(huì)減半。另外，到2025年，儲(chǔ)熱系統(tǒng)的安裝成本預(yù)計(jì)會(huì)下降到16美元/kWth。
近年來(lái)，很多中國(guó)光熱企業(yè)也在研究槽式熔鹽傳儲(chǔ)熱技術(shù)，而在首批光熱示范項(xiàng)目名單中，7個(gè)槽式光熱項(xiàng)目中有2個(gè)將熔鹽作為傳熱介質(zhì)，而且這兩個(gè)項(xiàng)目的儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其它5個(gè)項(xiàng)目。
圖：中國(guó)首批光熱示范項(xiàng)目中的7個(gè)槽式項(xiàng)目的基本信息
影響儲(chǔ)熱規(guī)模的主要因素
一般來(lái)說(shuō)，在光熱電站公開(kāi)競(jìng)標(biāo)時(shí)，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商往往會(huì)更加青睞具有持續(xù)儲(chǔ)熱能力的項(xiàng)目，因?yàn)檫@些項(xiàng)目不僅有利于履行招標(biāo)要求，其電力購(gòu)買價(jià)格也會(huì)更具競(jìng)爭(zhēng)力。
“儲(chǔ)熱系統(tǒng)的最佳規(guī)模取決于承購(gòu)方或者市場(chǎng)給予的條件，比如電力購(gòu)買計(jì)劃、激勵(lì)措施等。”Guedez指出。
瑞典皇家理工學(xué)院KTH在2014年曾做過(guò)一項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)光熱電站采用調(diào)峰運(yùn)行策略時(shí)，業(yè)主更傾向于選擇小規(guī)模的儲(chǔ)熱單元和光場(chǎng);如果需要連續(xù)基荷發(fā)電，業(yè)主則往往會(huì)選擇較大規(guī)模的儲(chǔ)熱單元和光場(chǎng)。
該研究結(jié)論表明，對(duì)于一個(gè)坐落于像西班牙南部塞維利亞等地的100MW級(jí)光熱電站而言，要獲得最高的收益率，則電站的儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)最好為12個(gè)小時(shí)，同時(shí)太陽(yáng)倍數(shù)要按照2.75來(lái)計(jì)算。
此外，Avery還指出，如果將以可用電力為準(zhǔn)的支付方案應(yīng)用于可再生能源項(xiàng)目，那么這在一定程度上，會(huì)不可避免的對(duì)光熱電站的儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模產(chǎn)生影響。
對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)電方式來(lái)說(shuō)，容量電價(jià)是根據(jù)電廠的發(fā)電量或是可用電量來(lái)制定的，其目的是為了鼓勵(lì)發(fā)電站有效發(fā)揮自身的電力調(diào)配作用。“輸電系統(tǒng)理應(yīng)給配有更大儲(chǔ)能容量的光熱發(fā)電站一種更好地付費(fèi)方式，因?yàn)樗麄冊(cè)谡{(diào)度電力方面要可靠的多。”Avery表示。
