赶快收藏!谁再把光热电站当成光伏电站,直接推给他
来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 917查看 | 2018-08-20 17:53:00    
   CSPPLAZA光热发电网报道:作为太阳能发电的两种主要形式,光伏发电和光热发电目前在中国处于不同的市场发展阶段,导致很多人对两者傻傻分不清楚,经常会有人将光热发电误认为光伏。

  甚至在前段时间曾霸占光热界人士朋友圈的电影纪录片《厉害了,我的国》中,也把首航敦煌光热电站的字幕错配为“塔式光伏电站”,对此,光热发电行业的小伙伴们是不是已感觉无力吐槽了。

  其实发生上述现象也不难理解。仅从装机量上看,光伏发电在中国总装机量已超130GW【截至2017年12月底】,而根据CSPPLAZA研究中心数据,截至2017年底,全球光热发电建成装机仅为5.133GW,中国光热发电装机更是只有可怜的0.04GW,相比光伏发电几可忽略不计。

  图:纪录片《厉害了,我的国》截图

  下面小编就从发电原理、适用领域、储能方式、发电可调度性以及经济性等方面对两种发电方式进行简单对比,谁再把光热当光伏,就把这篇推给他。

  首先来看发电原理。

  光伏发电的原理是当太阳光照射到太阳电池上时,电池吸收光能,产生光生伏特效应,在电池的两端出现异号电荷积累,若引出电极并接上负载,便有功率输出。

 
    而光热发电原理则要复杂的多,大多是利用聚光太阳能集热器把太阳辐射能聚集起来,然后通过熔盐、导热油等传热介质传储热并与水换热生成水蒸气,最后利用水蒸气推动汽轮发电机发电。

  但碟式斯特林光热发电原理与上述有较大不同,同样由聚光器收集的太阳辐射能通过斯特林发动机——一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机可直接发电。但由于碟式斯特林光热发电技术不便配置储热系统,该技术路线推向商业化应用的步伐相对较慢,一些碟式发电技术供应商也在积极尝试直接碟式生产蒸汽发电或将碟式斯特林机配置储热系统。

  根据集热形式的不同,光热发电又可分为槽式、塔式、碟式、菲涅尔式等。在此基础上,经过不断发展,又有一些如二次反射塔式、类菲涅尔式等创新型光热技术不断涌现。

  简单来说,光伏发电可以直接将太阳能转化为电能,即光到电的转化;而光热发电往往是光到热,热再到电的转化。

  不同的发电原理决定了不同的适用领域。

  首先是应用地域的差别。光伏发电和光热发电对太阳能辐照的要求不同,光热发电对太阳辐照的要求更高,尤其是高温光热发电,一般采用DNI(直接辐照强度)来衡量某地区是否适宜建设光热电站,而光伏发电一般则采用GHI(地表总辐射值)来衡量即可,同样一个地方,DNI的总量一般为GHI总量的65%~85%。这是因为光伏发电对光照的要求低,即便是散射光也可用来发电,而光热发电由于对工作温度要求较高,只有直射光照才可以满足运行要求。所以这就决定了两者的应用地域有所不同。在太阳能辐照不高的地方,可以建设光伏电站,未必就适合建设光热电站。

  其次是应用领域的差别。从能量转化的过程看,光伏发电仅需要经过光电一次转换即可,而光热发电则需要经过光到热再到电的二次转换。这虽增加了系统集成的难度,但热量发生作为光热电站运行的一个中间环节,也扩大了光热发电技术的应用领域。比如可以利用其产生的过热蒸汽与传统的燃煤电厂、燃气电厂或生物质能电厂进行混合发电。另外,其产生的热也可作为副产品进行海水淡化、工业用热等领域。

  事实上,在光热发电尚未大规模部署的当下,很多光热企业都在积极探索将光热聚光技术应用于供热、供暖、海水淡化及相关市场,并已取得了一定成绩。

  图:博昱新能开发的光热热利用项目

  再来看能量存储的差别。在能量存储方面,目前尚为“小弟”的光热发电优势明显。光伏发电一般只能采用蓄电池存储的方式,光热发电有热量的转换过程,可以采用热量的存储方式。而且热量的存储要比电能的存储方便得多,热量的存储技术也比电能的存储技术成熟且廉价得多。

  一般来说,由于储存难度较大,在接入电网友好性方面光伏发电并不能实现削峰填谷的作用。而光热发电不同,热量发生作为光热电站运行的一个中间环节,可以方便地实现存储以及重复利用,使其可以像抽水蓄能电站一样充当电网的调度电力来源。利用峰谷电价的差异,在谷电价时加热储能,在峰电价时放热发电,从而达到削峰填谷的作用,有利于电网的稳定运行,并且也节能环保。

  同时,由于光伏电池自身的特性,光伏发电具有较大的不稳定性,目前储能技术不能保证大规模地存储电能,无法平滑地输送给电网,这就造成电网不可能无限制地接纳光伏发电。反之,得益于热量存储的便捷性,光热发电可以像常规火力发电机组一样,在电网需求的前提下,可以无限制地接纳。从这一层面上考虑,光热发电比光伏发电有更广阔的应用前景。

  但在经济性方面,在中国尚处于起步阶段的光热发电相比光伏发电处于劣势。

  单从发电侧成本角度来说,受领跑者基地建设的带动,光伏发电成本实现了大幅下降,甚至出现了0.31元/kWh的最低投标电价。

  这从政府给予的电价补贴方面也可见一斑。按照2017年底国家发改委发布的关于2018年光伏发电项目价格政策的通知,2018年1月1日之后投运的光伏电站标杆上网电价,1类、2类、3类资源区标杆上网电价分别调整为每千瓦时0.55元、0.65元和0.75元(含税)。

  而按照国家发改委2016年9月份发布的《关于太阳能热发电标杆上网电价政策的通知》要求,全国统一的太阳能热发电(含4小时以上储热功能)标杆上网电价为每千瓦时1.15元(含税),但仅适用于国家能源局发布的首批光热示范项目,且首批光热示范项目需在2018年12月31日以前全部投运才可享受上述标杆上网电价。

  由上可见,光热发电比光伏发电似乎要贵的多。但是,以上电价的计算过程中并未考虑光伏储能的成本,光热发电可以利用500℃以上熔融盐作为蓄热介质,储存的能量在1x10ekW·h以上,比利用蓄电池的光伏发电的能量存储成本低一个数量级。而从电网的需求看,若要大规模接人新能源发电,必须要求有相应的储存,以满足电网调度。所以光伏发电的经济成本还需考虑这方面的费用,综合计算,光伏发电电价成本还要提高一个等级,而这其实也是光热发电为何仍得以发展的重要原因。

  而且,光热发电技术现在还处在工业应用的初级阶段,还没有进人大规模应用阶段,在光热发电技术日趋成熟,工业规模化效益充分体现后,光热发电成本理应还有很大的下降空间。

  此外,对于看似存在一定竞争关系的光伏发电和光热发电来说,最终两者通过互补或许才能发挥最大的价值。

  根据德国航空航天中心(DLR)发布的研究结果显示,在现有条件下,光热和光伏相结合是目前最具前景的太阳能发电技术路线。光伏发电厂直接向电网供电,光热则可在夜晚通过储热发挥其优势。即使增加化石燃料补燃也将相对容易可行,成本不会过高。

  目前,中国的光热发电和光伏发电行业都处于非常关键的发展时期。

  受531新政的影响,中国光伏行业迎来巨震。补贴资金缺口的巨大压力导致政府自中央到地方一系列限制政策的出台,倒逼中国光伏行业尽快实现“平价上网”。

  而首批光热示范项目则折损一半左右,原本20个首批光热示范项目连同3个多能互补光热项目可享受电价补贴政策,但目前进入实质性建设阶段的项目只有10个左右,有望获得1.15元/kWh全额标杆电价的项目屈指可数,更多项目将被执行电价退坡机制。

  目前,中国光热与光伏行业是否能走出上述困境并有所突破尚属未知,但在全球大力推进可再生能源发展的大环境下,可再生能源逐步替代化石能源应只是时间问题。

  而对于目前尚需依靠政府补贴才能存活和发展的光伏发电、光热发电以及其它可再生能源发电形式来说,通过不断创新和技术进步、早日彻底摆脱政府补贴实现平价上网无疑是终极目标。尤其是对于起步相对较晚的光热发电来说更需要加油,至少先摆脱总是被误认为是光伏的尴尬吧。 
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