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不仅能扬长避短 “CSP+”光热混合电站还更便宜?

2019.04.17 来自:CSPFocus光略咨询

近日,德国TSK Flagsol 工程公司总经理Oliver Baudson向光热行业分享了光热混合电站的三种典型技术路线,表示“CSP+”可以充分发挥光热发电的优势,并已经过了实践验证,在经济性方面具有非常大的优势。


本文为第九届CSP-Focus光热发电中国聚焦大会现场英文演讲的中文同声传译版本校正稿,文字顺畅度较低,敬请谅解,可配合文PPT阅读。若有纰漏,欢迎指正!


我今天给大家介绍一下CSP混合电站的几种不同的方案,我们可以使这些系统达到并网要求,并且可以降低CSP的成本。大家都知道,CSP是一个很有优势的技术,可以给我们带来很好的可调度的能源,CSP与其它技术可以很好的结合


对于光热混合电站有各种不同的方案可选,其中一种是和PV相结合。除此之外,还可以把CSP和生物质进行互补,也是一个很好的方案,生物质和CSP有很好的结合。另外,CSP可以和燃气电站进行结合,有一些方法,通过联合循环的发电方式和天然气进行结合,能够进一步增加太阳能的份额。


CSP+PV混合电站系统示意图


先看一下CSP和PV进行混合的方案,为什么要这么做呢?就是要把两种技术的优势结合起来,扬长避短,要避免它们的坏处。


CSP及PV优劣势对比


看一下最终的解决方案,这个概念是很有竞争力的方案,电是可以进行调度的,可以充分发挥CSP大量的储能的能力。这个需要大量的投资,只要能够盈利,就能够得到融资。


我们的方案是什么概念呢?这是一个典型的CSP工程,这里有一个发电单元,蒸汽透平发电机、冷却系统、蒸汽发生器,还有储能系统,这里是镜场,这里边有一个光伏发电的电场,主要用于在白天的时候进行发电,我们把这部分电送到电加热器,电加热器对于储能系统进行补充能量,这是电加热器的一个特点。另外一个特点,对于抛物线槽式CSP电站来说,我们可以用电加热器对介质进行加热,这样就可以大幅提升蒸汽透平的效率,从40%提高到45%、46%,意味着年度收益可以大幅度的提升。


说一下CSP+PV混合方案的效果。因为有了熔盐储能系统,可以带来可调度的配置。我们可以为电力系统带来很好的稳定性,可以承担基础负荷,理论上一天24小时、一周7天都可以全天候的发电。LCOE和独立的CSP电站相比可以降低40-50%,这是很大的优势。与此同时,我们必须承认在未来十年内都会比“PV+电池”组合方式的成本更低


CSP+生物质(Biomass/Waste)混合电站系统示意图


再说一下CSP+生物质的混合方案。利用生物质废弃物发电,发电单元一样,还有能量存储单元,另外,还有镜场,利用生物质单元对冷盐罐进行加热,以及通过生物质进行过热,生物质可以一天24小时运行,我们需要一些旁路设施,还有一些混合的流程,使整个流程的基准负荷稳定下来,这样得到的就完全是可再生的能源。


这种混合电站的一些优点,不单单降低了成本,大家都知道,由于生物质的发电厂基础设施和运输限制的问题,我们很难把它的规模做到10兆瓦或者20兆瓦以上,通过和CSP的结合,我们可以把它的规模做到50兆瓦甚至100兆瓦。


除此之外,我们可以把CSP和生物质进行结合的时候,使整个系统稳定下来。另外,因为CSP的装置要有一些规模经济,至少要达到50兆瓦或者100兆瓦以上,但是,有了生物质的辅助之后,我们可以把CSP做的小一点,同时,仍然能够获得比较好的投资回报。


我们的研究发现这样一种组合也能够降低成本,虽然和PV+CSP混合相比降低幅度没那么大,但是,CSP和生物质的组合相比单纯的CSP至少可以降低10-20%的成本。当然,这些都需要经过可行性研究。


CSP+天然气(ISCC燃气联合循环)混合电站系统示意图


这张流程图比较复杂,但是,这也是可行的,而且在不同的地方都已经付诸实施。CSP和天然气联合循环的组合方式已经得到了验证。我们可以看到很多富产天然气的国家希望利用天然气,和CSP进行组合,可以充分发挥天然气的作用。


解释一下它的流程是什么样子,典型的联合循环电场,有燃气轮机、蒸汽透平,左边是太阳能,中间是储热系统,当然,不一定非用不可,可以通过电加热器来提高发电的效率。


很有意思的是,我们集成了熔盐储能系统,通过这样一种特点,可以把年度的CSP所占的份额从8-10%增加到40%,对于富有天然气的国家,在天然气发电和可再生能源发电之间可以实现很好的互补,使用这样一种方案可以获得100%的基准负荷。


通过这样一种发电方式大幅度可以提高CSP的发电份额,和单独的CSP电站相比的话,可以降低成本20-30%。另外,和天然气结合,可以大幅度降低二氧化碳的排放。另外,和单纯的联合循环电站相比,它的运行成本也有所降低。



所以,做一个总结,CSP技术是很灵活的技术,我们可以用它来克服其他可再生能源发电波动的弱点。通过使用稳定的CSP发电可以增强电力系统的稳定性,可以和其它的热电技术进行互补。通常也会降低电站生命周期内总体的成本,和单独CSP相比成本更低,而且我觉得这种方案比较容易获得银行的贷款


“CSP+“混合方案本身绝对是经过验证的、成熟的,而且是可融资的、可贷款的所以,CSP和其他技术进行联合是一个创新,但是,并不是技术本身的创新,因为这些技术本身都是很成熟的。通过互相混合,可以改进这些技术,并且降低成本。



作为全球领域重要的光热发电项目EPC,TSK-Flagsol也深入参与到中东北非市场当中,其中包括备受瞩目摩洛哥NOOR-Midelt光热光伏混合电站,Oliver Baudson先生也将再次出席CSP-Focus 第四届光热发电中东北非聚焦大会(6月26-27日,迪拜)(点击查看详情)并结合Midelt项目参与情况,分享工程设计经验。



相关线下活动:


第四届CSP Focus光热发电中东北非聚焦大会(2019.6.27-28,迪拜)

第三届光热发电创新大会(2019.10.24-25,中国)


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