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真实数据告诉你为什么越来越多光伏人开始看光热了

2018.08.28 来自:CSP Focus光略咨询

 光热发电创新大会

10月25-26日,西安

核心话题之

助力我国光热发电度电成本快速下降


政策的变化让光伏产业人措手不及,今年531新政对国内光伏业影响巨大,国内光伏粗暴式增长的时代就要结束,低成本、平稳、高质量的发展将是未来光伏业的目标。

 

在这种情况下,看不到光伏短期增长空间的一些产业人士开始转为关注太阳能的另外一种利用形式——光热发电。



和光伏发电相比,光热的投资成本高很多,回收周期长,技术门槛高,系统复杂,涉及到的产业链环节更广泛。但是在国内,光热还属于新兴产业,上升潜力巨大,同样也属于国家大力支持的清洁能源产业。

 

另外一点不可比拟的优势是,光热发电的电力品质更高,电力输出稳定,在未来有替代部分传统火电站作为基荷或者调峰电站的潜力。而这点也是光伏和风电长久以来面临的问题。

 

以太阳能发电市场较为成熟的西班牙为例,CSP Focus光略咨询对该国近期光热发电(CSP)和光伏发电(PV)的情况进行了对比和分析,这些真实的数据能够清楚的揭示为什么越来越多光伏行业的人开始关注光热发电。


传统光热发电大国---西班牙

 

在政府的电力补贴计划支持下,从2008至2013年间,西班牙兴建了2.3GW左右的光热电站,约占当今全球光热电站装机量的一半,跃至全球第一。尽管后来由于国家财政紧缩,西班牙更改了光热发电补贴的政策条款,导致近年再无新建光热电站,但是已经投运的光热电站表现十分稳定。


图. 西班牙地区DNI资源情况

(来源:SolarGIS)


光伏方面,公开资料显示,截至2016年底,西班牙光伏发电累计并网装机量达到4674MW, 这个容量大约相当于西班牙发电总量的6.6%。


2018年8月西班牙光伏、光热发电数据分析


地处伊比利亚半岛,西班牙受地中海气候影响,夏季炎热干燥,光照资源丰富,DNI(法向直接辐射)值通常都在2000 kWh/m2/yr以上。每年夏季6~8月是光热发电量最多的月份。同样,光伏发电量在夏季光照充足的情况下也能达到峰值。

 

图. 2009-2017年西班牙光热电站每月的发电量

(来源:Luis Crespo,Protermosolar,2018)

 

CSPFocus整理了8月最近一段时间(2018年8月14-21日)西班牙光伏和光热发电的情况,这组数据对比能够清楚的体现二者的区别和在电力系统中承担的角色。

 

图. 2018年8月14-21日西班牙光伏和光热发电情况对比

(来源:CSP Focus光略咨询)

 

通过上图可以很明显的看出三点:

 

1. 在白天,光热和光伏的发电都迅速爬升,在中午时分达到最高,随后开始下降。

2. 由于光伏装机量更多,在电力系统中占比要更多一些。

3. 在夜间,光伏发电的贡献几乎为零,而光热发电部分机组能够一直保证供电到凌晨4、5点左右。

 

我们以2018年8月14日光伏及光热具体发电表现为例具体分析:

 

图. 2018年8月14日全天西班牙光伏和光热发电情况对比

(来源:CSP Focus光略咨询)

 

西班牙8月份日出时间大约在早晨7:30,日落时间大约在晚上9:00。图中可以明显看出:

 

  • 在当天凌晨,光热发电机组一直稳定维持在500+MW左右的出力,而光伏电站几乎没有贡献任何发电量;

  • 日出之后,光伏发电平稳上升,在下午两点左右到达极值。而后几乎以平稳的速率下降,在日落前再次归零;

  • 光热发电在九点左右开始迅速爬升,一小时左右之后稳定保持在2000+ MW直到晚上九点左右(日落);之后平缓下降,一小时之后稳定在600+MW。

 

光热发电具有“稳定输出”、“夜间持续发电”特性


通过数据对比,很明显能够发现,光热发电相比光伏发电最大的两个特点一是稳定,二是夜间持续的发电能力

 

在白天用电高峰期,光热发电通过约一个小时左右的启动准备后即可保证稳定的输出,直到日落。而光伏的发电则与光照强度基本呈正相关,二者的发电特点完全不同。

 

西班牙有18个光热电站带储能系统,共870MW,日落后,这些机组通过降低出力(约30%)来维持西班牙夜间的部分电力需求。在2018年8月14号的发电情况图中,也能清楚看到夜间光热机组发电稳定维持在600+MW。

 

从2009年以来,随着投运的光热电站越来越多,加上运维管理的优化,发电量不断攀升。目前光热发电已经占到西班牙夏季发电量的8%,表现十分稳定。


图. 2009-2017年西班牙光热电站发电量

(来源:Luis Crespo,Protermosolar,2018)

 

光伏+蓄电池组 V.S. 光热+储热?


如果为了保证光伏在夜间也能够和光热电站一样发电,配上蓄电池储能系统是否可行呢?

 

答案是:理论上是可行的,但是经济性方面远不如带储热系统的光热电站。

 

根据美国可再生能源实验室的研究(NREL),2015年,一个配上蓄电池组(10年左右寿命)的光伏电站度电成本约在15~22美分/kWh左右,配置15年左右寿命的蓄电池组的光伏电站度电成本则要低一美分左右,而6小时储热能力的光热电站度电成本则在13美分/kWh左右,相差巨大。

 

另外考虑到蓄电池组的损耗、寿命和更换的投入,用蓄电池组+光伏电站来保证全天发电在经济层面还面临比较大的困难。


图. 6小时储热光热电站和搭配蓄电池组的光伏电站的度电成本预测

(来源:NREL,2016)

 

由于二者各自的优势互补,最近光伏+光热的混合电站越来越受关注。摩洛哥NOOR Midelt项目,以色列Ashalim项目,南澳州Aurora项目都以光伏+光热混合电站的形式来达到成本和发电的最佳配置。

 

通过上面的数据对比,也就不难理解为何越来越多光伏产业的人开始关注光热行业了。相信随着更多光伏人进入光热行业,公众对光热的认识度将会上一个台阶,光伏和光热的结合也会利于两者更进一步发展,未来太阳能发展的空间将会更加广阔。


* 由CSP Focus光略咨询根据公开资料研究整理,如有纰漏,欢迎指正。


光热发电相关活动:2018 CSP Focus光热发电创新大会(10月25-26 西安)




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