CSPPLAZA光热发电网讯：6月12日，2023中国国际光热大会暨CSPPLAZA第十届年会在浙江杭州盛大召开，国网山西省电力公司调度控制中心水电及新能源处前处长赵俊屹出席会议并带来主题演讲《光热发电技术在沙戈荒新能源基地的发展技术路线探讨》。

图：赵俊屹

2021年年初，国家提出了沙戈荒开发新能源的战略规划。

赵俊屹表示，这是进入能源革命新时期后高质量、规模化、精益化、高效开发新能源的一种新的模式。是奠定2030年新能源电力系统碳达峰目标的关键战役，事关双碳战略全局，关乎国计民生。也在探索能源“四个革命”新路径，为新型电力系统的构建做出垂范试验。

沙戈荒新能源基地电力系统生态特征

作为优质的风光资源资基地，沙戈荒具有优良的大规模、高质量、精益化开发的基础条件。

赵俊屹概括了大基地电力系统的规划形态如下：

（1）特高压直流外送加有限750KV/330KV网络互联；

（2）1000千万千瓦风电光伏加有限必要的常规电源；

（3）超级庞大的电力电子系统加有限的同步惯量阻尼约束。

图：沙戈荒新能源基地电力系统存在的问题

如上图所示，四个问题不可避免地关系到新能源，也关系到系统安全稳定的关键问题，这正是目前沙戈荒新能源基地电力系统的生态情况。

赵俊屹表示，在未来新型电力系统中倡导构网型新能源和新型储能发展的同时，最佳功能、性能和工程应用的技术就是光热发电技术。

并指出光热发电技术是目前具备天然绿色、低碳可再生本质属性的适用型发电技术。即便在有煤矿资源的大型沙戈荒新能源基地，也要坚定、合理、规模化的发展光热发电技术，兼顾30后“60碳中和”目标的历程。

发力30目标、瞄定60目标的光热发电选择

电力系统长期以来靠电源支撑整个系统、服务负荷的“源随荷动”常规理念、技术和管理模式，也是电力系统稳定、成熟发展的基础现状。

在能源转型和双碳目标下，要瞄定“3060”目标选择光热，本着“先立-后破”、“继承-发展”的基本原则，延续进步创新的过程。

目前，源网荷三侧都发生了深刻而长远的变化，电力系统的形态由交流为主改成交直流混联、混供、混配、混用的形态，源网荷互动也已是生存常态。电网结构方面，以统一坚强大电网为主、以局域微电网为辅。电源侧以新能源为主，常规电源转为调节与保障主体。

赵俊屹指出不但要欢迎光热，更要支持光热，因为它是目前看来最合适未来新型电力系统发展的支撑体系。同时，他将光热发电与其他发电技术和调节方式进作了比较：

▋光热发电与煤电发电

相较于传统火力（煤电）发电技术，光热有着基本相同或大致相近的工作原理和基本电力属性，在电力系统中的发挥着基本相同的作用，属于绿色清洁低碳能源利用的同步发电技术，符合基地建设初衷的同时，光热发电具有更为宽泛和快速的功率调节性，也更适合于光、热、电的多能转换和利用。

▋光热发电与光伏发电

光热发电与光伏发电在发电基本原理、转换工艺、产能品质均有本质差别，在电力系统中的基本属性及作用相差极大。光伏只实现了电能“量”的汇集生产，要靠辅助系统为其提供“质”的提升和完善，要靠大系统为其提供“稳”和安全的保障。光热不但具备绿色、低碳可再生的电“量”的汇集生产，同时具备稳定的“质”的品质和“适用”优点，更为关键的是具有超出常规电源所具有的对大电力系统安全稳定的“电压、频率、惯量”等多功能支撑能力。

▋光热调节与新型储能调节

光热发电较之新型储能的调节性而言，首先是发电工艺，是更具电力电磁物理形态的电气品质，并未电力电子化转换的，转换内特性和并网外特性有着本质差别。配置一定加热储热辅助系统后，光热发电机组有着更稳定可靠和成熟的功能性能，可多能“互联”、少“公害”、长“寿命”、可“重生”等优点。

赵俊屹表示要关注新型电力系统，尤其要看好光热。认为光热和储能不能混为一谈，光热虽具备储的条件，但本质仍为发电技术。只有在光电“热”解耦的环节增配了加热和储热的辅助系统后，可以吸收光伏风电的“弃电”、也可以无光少风时段“发电”，这样就具备了电力系统的“新型储能”功能概念。

光热发电在“沙戈荒”基地中全天候支撑守护技术路线

图：光热发电在“沙戈荒”基地中全天候支撑守护技术路线

光热发电在沙戈荒基地的技术路线就是全品质全天候发电和支撑守护的技术路线。赵俊屹于年初在敦煌一次会上就已指出首批示范项目只达到了光热发电“生产电”的示范效果，但光热发电的优质调节性和适用性等全技术功能示范却未能显现展示。

为设计开发年利用小时数在4000--5000小时、功率调节范围在20%-100%之间的光热发电站。赵俊屹提出了自己的解决方案及具体做法：

▋解决方案

（1）适当加大光热电站镜场面积，提高光热采集容量，并辅以电加热和存储容量储热系统，设计年发电设备有效利用小时数4000-5000小时，以此提高发电设备利用率，保证机组全天候发电能力，机组在接收光热的同时，也可接收光伏风电弃电存储于熔盐储热系统中，实现全天候不间断连续运行，减少频繁启停，发电的同时，为电力系统提供优质的无功源和惯量支撑。

（2）按照发电机组额定容量之80%的调节能力配置高调节型的储热系统，保证发电机组参与系统调峰并维持全天候运行，满足20%Pn--100%Pn的系统调节需求，为系统提供全天候调频调峰及（事故）备用辅助服务。

▋具体做法

（1）增加光热电站镜场投资，配置电加热熔盐附属系统，按照发电机组设计年有效利用小时数4000--5000小时（甚至更高5500小时，视系统消纳平衡测算结果）配置镜场光热采集容量和电加热熔盐系统容量规模。

以某电网峰平谷时段划分为例：

如此高峰时段电站发电功率按照全容量100%运行，平峰段70%、低谷段20%，全天候运行不停机方式，全日折合利用率55%。合理设计年利用小时数达到4037小时。(新型电力系统中，各省级电网及电力市场受负荷和新能源规模及特性的差异影响，峰平谷时段及时长都在发生差异性变化,以上只是常规典型峰平谷曲线趋势分析，各项目要根据各省级电网具体分析。）

按照日调节原则，根据所在电网系统调节特性，测算电站的熔盐储能系统容量，要求既能满足增量后的总量储热条件，同时满足机组错避峰的深度调峰需求的储热能力，适当保留10%裕度，以适应季节和偶发极端气候影响。

（2）按照20%--100%调节范围（调峰深度80%），系统用电需求高峰时满负荷发电，平峰时50--80%调节运行，风光大发系统供电盈余时深度调峰，20%低负荷运行，保证全天24小时全天候运行，为系统提供调节电源、稳定电源和应急电源。同时可以参加现货交易，参与系统实时电力平衡调节，赚取高峰甚至尖峰高额电价收益。

图：光热电站典型发电曲线储热系统优化前后对比图

赵俊屹强调，需要注意的是，目前投产的多数光热电站配置的熔盐储热系统普遍为增加非光照时段的发电能力增加的增发电量储热量，而非满足延缓高光热时段发电（避峰）而增设的调节性储热能力。要结合各省级电网及电力市场不同规则进行具体分析计算，总体可获得明显收益。

随后，赵俊屹就光热发电在“沙戈荒”基地中全天候支撑守护技术路线的成效进行了分析并做出了初步判断：

▋成效分析判断

（1）高利用率可行，收益显著提高。按照常规光热电站镜场及储热系统增容投资占全场站投资50%测算，增容倍率为一时，镜场投资翻番、储热系统投资不到一倍，运维成本增加不多，即可用1/2投资赢取100%电度电量收益。电加热熔盐存储系统投资相对镜场投资更具优势。机组利用率提高，减少启停，整体经济性安全性提高。详细测算可据不同电站和电网情况、上网电价详细测算。

（2）高调节性可行，在电力市场机制下，收益明显高于常规发电。随着新能源规模发展和省级电力市场进程加快，各电网现货市场、调频调峰市场相继启动逐步常态化。光热发电由于调节速率相应快、调节范围宽，更具市场化环境中的竞争优势，更好获取收益回报。

（3）随着新型电力系统的不断发展深化，光热电站调节性需求和作用愈发显著，为系统提供电压源、同步惯量支撑、充足的短路容量和调节性，可参与辅助服务的全品种交易响应，在电量市场和辅助服务市场均有较好的竞争力和获利优势，对大系统和电站自身均具有较好的亲和性和经济性。

（4）全寿命周期的技术经济性好于光伏发电技术。

（5）弱连接电网强支撑电源。

（6）生态环境友好型，太阳能光热利用高效性能，光热效率高于光伏效率。

（7）相对便利的电热联供方式。

加大局域网电力市场辅助服务规则政策保障

“沙戈荒”新能源富集电网，要结合实际系统需求和特点，加强电力市场化建设。

赵俊屹指出，开展电能量市场和辅助服务市场规划建设，要研究建立“功能共享”和“责任共担”特质系统协同发展理念，科学合理、按需制定辅助服务市场规则，建立稳定可靠、灵活适用的电力市场，和全品质要素的辅助服务市场。

此外，还要促进市场成员公平积极参与系统调节，调动并引导市场全员共同维护和构建稳定可靠电力系统。

首先，加强电能量现货市场。开展域内成员间的现货交易，平抑波动性、克服间歇性；开辟出送受端的统一大市场现货交易，促进充分消纳和危急保供。

其次，重点规划设计好辅助服务市场。开展全品质的各品种市场交易类型品种，市场化手段保安全保质量，能够充分调动包括光热发电在内的各类优质调节资源。

结论及建议

最后，赵俊屹与在座光热同仁共勉，以期提升光热发电技术，降本增效，早日筑成新型电力系统。下为赵俊屹的结论及建议：

（1）构网型新能源努力成为“主力电源”，助力新型电力系统稳定发展。“主力电源”不单指“容量”、也不仅是“电量”，要“保量保质、能支撑”。

（2）光热发电要走出全天候高调节主力电源规模化发展的技术路线，为绿色清洁可再生能源利用和沙戈荒特质电力系统中发挥系统稳定主导作用。

（3）积极参与电力市场建设和运营，发挥自身本质优势特性，兼具电力电能“供应商”和“服务商”，获取价值认同。

（4）在特质电力系统电力市场机制规划中，探索优质调节稳定资源的“功能共享”和系统安全“责任分摊”机制。

（5）电网企业优化接入和配套建设审批及实施程序，最大优惠全天候光热项目接入、并网、调度和交易。主动研究新形势下光热发电在系统中的本质特性优势和维稳保供作用，建言献策主管监管部门创新辅助服务市场新品种和规则，促进光热发展。

（6）光热产业要持续加大科技研发、技术投入和工艺创新，努力降本增效，提高市场竞争力，更早进入规模化应用时代。

（7）新型电力系统中，各省级电网及电力市场受负荷和新能源规模及特性的差异影响，峰平谷时段及时长都在发生差异性变化，市场的波动性和个性化需求也有差异，总的变化趋势是更加需要灵活性和全功能的电源品种，市场设计也会更倾向于优品质电源获利生存。