孙锐:加快推进中国太阳能热发电工程建设
发布者:CSPPLAZA | 来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 7090查看 | 2015-06-30 15:37:00    
  CSPPLAZA光热发电网报道:中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA年会2015于6月25~26日在京盛大召开,电力规划设计总院副院长孙锐出席本届大会并发表演讲。孙锐在演讲中阐明了中国光热发电目前面临的挑战,并就加快推进中国太阳能热发电工程建设提出了几点指导意见。

下面刊出的是孙锐演讲主要内容(注:本文根据速记和录音资料整理,文章内容未经演讲者本人审阅)

  大家上午好,非常高兴在这里向各位领导和专家交流一下对太阳能热发电的看法。PPT文件,我准备四方面的内容,由于时间的关系,前面挑重点介绍一下,重点介绍第四部分的内容。

  刚才梁司长、石参事已经讲过了,发展可再生能源是我国的能源战略,最终实现可再生能源替代化石能源,其中可再生能源发电要发挥主导的作用,当然也有其他的包括生物柴油等等,但是发电是最容易实现的方式。在我国能源战略的指导下,和相关政策的激励下,这几年可再生能源发电有了可喜的成绩,现在光伏已经超过三千万,风电已经超过一个亿了。

图:电力规划设计总院副院长孙锐发表演讲


  但是我们面临的挑战依然是非常严峻的,主要是由于风电和光伏间歇式能源的特殊性。2014年电力发展的情况,到2014年底风电9500多万,太阳能发电2600多万,这是到年底的数字,太阳能发电里主要是光伏,刚才王主任已经介绍了。预期将来到2020年初步测算,太阳能发电将达到一个亿,风电达到两个亿,光热发电其中是差不多一千万,当然还在研究的过程中还没最后的确定。这两个要分开,因为它们俩的电力品质不一样,在电力平衡的时候确定装机容量的时候是不一样的,也不可以同等的对待。

  那么现在遇到的最大的障碍就是刚才提到的风电和光伏的特性,在这里普及一下电力品质的一些相关知识,因为我们很多从事太阳能热发电行业的人对电力品质认识不足。电力的生产和消费是同一时刻完成的,这和其他的行业是不同的,所以它一定要保持整个电网里的系统机组所有的出力和现在电网用电的负荷每时每刻保持平衡。这个速度是非常快的,电流的传播是电磁波的传播方式,和光速是一样的,每秒钟30万公里,我们国家东西边境、南北边境也就五千多公里,不到20毫秒的时间电流从东到西已经传递到了。这个平衡必须每时每刻都保持,如果不平衡的话,电力品质就会变化,最直接的是,周波50赫兹,如果供大于求,周波就要上涨;如果供低于求,周波就要下降。这样的变化对我们整个电网用电设备都会造成影响,这几年由于电力充足大家没有这样的体会,在上世纪70年代缺电的时候大家都会知道,经常拉闸限电,就是因为供低于求了,如果不保持平衡、不限制负荷的话电压会下降,最后所有的电网里用电设备全部会损害,在以前70年代发生过电视机、电动机等等都烧了,这对电力系统运行安全是非常至关重要的。正是由于这种特点,为什么现在发生弃风、弃光,这不是人为的,因为技术的特性使平衡打破了,虽然是绿色能源要优先调度,但是要保证电力可靠供应、保证系统的安全不至于系统瓦解,没办法就要弃掉。

  蒙西电网上午的高峰10点种、下午高峰是8点钟,机组所有的出力按照这个要调整,用电高峰要增加出力。对于间歇式的发电,没办法人为的增加出力的条件,是靠老天爷控制的,不同的日期,同样的电网,同样的风机装机容量,风电的出力表现的差别非常大。下边这一条一天没风,上面的红色到晚上七点多钟突然一路下滑就没有了,这个时候如果突然的下去,马上其他的电网里机组要马上弥补它的缺失,马上要涨上去。

  再看一下光伏,这张图片就是我们这个月去内蒙阿拉善调研时拍下的,10万千瓦光伏电站,目前电网系统只能让它发5万,就是因为电场系统调解不了,有太阳的情况下四月六号的一个曲线,大家可以看,晚上在五点钟左右负荷降低到40%,在六点降到20%,到七点就没有了,电力系统晚高峰是八点,正好需要电的时候它下去了。

图:蒙西电网某光伏电站出力曲线(2015年4月6日光照条件好)


图:蒙西电网某光伏电站出力曲线(2015年5月28日光照条件不好)


  5月28日当天有云的情况下,如图,波动是非常大的,从正中午的100%一下子波动到40%,它的波动意味着其他的机组要弥补它的波动,也要跟着波动。常规的火电、水电机组是根据负荷的变动来主动调节,但是光伏、风电不但不能根据负荷主动调整,它自己在那里波动,这样给电网调解运行带来了非常大的冲击。目前主要靠电网里的火电机组来调,它掉下去以后马上用火电来顶,那么这样的话在确定电网里装机容量的时候、做电力平衡的时候风电、光伏由于它的不可靠性是不能做数的,所以等于风电光伏并没有顶替燃煤机组的装机容量。所以我们每天晚上最高峰的时候装机容量要比最高的时候要高,但是风电和光伏不能算数,因为有时候有、有时候没,所以火电照常要装。

  那么这样带来的问题,就是风电、光伏装的再多,火电的装机容量没有下来,但是火电的发电量下来了,它装上了是备用而且是旋转备用,不是说就停在那里,而是需要转动的,负荷是最低燃煤负荷,当风电、太阳能没有的时候能马上再启动,这样的话风电机组年均的供电煤耗率是很高的,因为全年的发电量是急速的下降,整个电网在可再生能源发电中的风电、光伏容量比较大的电网里,火电已经出现了亏损,靠这种方式维持电网的运行是不可持续的,如何解决瓶颈、继续增大可再生能源发电的比重呢?必须在系统里增设储能电站,一种是建设抽水储能电站,是目前世界上最好的储能方式;第二是建设铁锂蓄电池储能电站,但是这些目前有一定的问题。第一个抽水蓄能电站虽然技术上可行、经济上也可以,但是很多地方不具备这样的条件,要求水资源要有高位差,有上位水库和下位水库,蓄电池组目前造价每千瓦时4500元,如果光伏电站装储能5小时,造价加上光伏的8500块钱达到三万块钱以上,那么电价就要翻三四倍了,所以这样的方式目前也很难实现。

  还有另外一个办法,就是我们同样利用太阳能资源这种取之不尽用之不竭的能源,改变它的方式是太阳能热发电,太阳能热发电又有哪些优势、能不能解决这些问题呢?太阳能热发电的优势在于发电原理是把太阳光通过聚光的技术变成热,再把热变成功带动汽轮机发电,它的特性和火力发电基本上是完全一致的,所以它是非常具备调节功能的机组,可以通过储热系统实现24小时连续发电,储热的成本是很低的。通过增大聚光系统、吸热系统、储热系统的容量,白天汽轮机组发电的同时把多余的热能储备,在没有阳光的时候发电,实现24小时连续发电。

  国际上具有储热功能的发电站,西班牙Andasol,这是世界上最早运行的,安装储热系统的电站,从此以后太阳能热发电进入了高速发展的阶段,每年的增长率都在百分之四五十的比例,和储热的系统上来是有关,西班牙以后建了40多台这样的机组。

图:Gemasolar塔式电站一周电力生产曲线


  西班牙Gemasolar塔式电站的储热时间达到15小时,投运是2011年,带七小时储热系统,白天储热晚上放热,蓝色是储热的曲线,绿色是每天的光照,红色是机组发电功率,一周连续运行出力是非常稳定的,而且可以根据电网调整参加一次二次调频(如上图)。

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