电规总院刘冰:新能源大基地中的光热发电
发布者:xylona | 0评论 | 474查看 | 2024-05-14 15:28:48    

4月25日,2024第十一届中国国际光热大会暨CSPPLAZA年会在内蒙古呼和浩特盛大召开,电力规划设计总院高级工程师刘冰女士出席会议并作《新能源大基地中的光热发电》的主题演讲。


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图:电力规划设计总院高级工程师刘冰


新能源大基地规划建设基础


李冰表示,近年来,我国新能源装机容量快速增长,截至2023年底,风电、太阳能发电累计装机分别约达4.4亿千瓦和6.1亿千瓦,风、光年度新增装机超过2.9亿千瓦,2023年光伏新增装机超2亿,其中分布式占比44%。


近年来全国风电、光伏发电利用率均保持较高水平。新能源的快速发展和高效消纳为推动能源绿色低碳转型和保障“双碳”目标实现提供了重要支撑。


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图:近年来新能源装机及发电利用情况


发展背景:2022年1月,习近平总书记在中央政治局第三十六次集体学习中明确提出,要加大力度规划建设以大型风光电基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系。


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图:新能源供给消纳体系


相关规划情况:2022年3月,时任国家发改委主任何立峰同志受记者采访时宣布:“我们在沙漠、戈壁、荒漠规划建设4.55亿千瓦的大型风电光伏基地,这在我们国家历史上是最大规模的”。


据刘冰介绍,第一批9705万千瓦基地项目已全面开工、部分已建成投产,第二批基地部分项目陆续开工,第三批基地已形成项目清单。


目前,4.55亿大基地已经陆续安排多个项目,每个项目均一次性确认约1200万千瓦新能源装机(光伏为主),以及配套调峰电源和外送通道方向。截至目前,已复函的大型外送风光基地主要涉及内蒙、甘肃、青海、新疆、山西等5个省(区)。


李冰表示,上述4.55亿大基地是我国建国以来最大规模的专项针对新能源的项目,如果再考虑配套的调节电源,基础性电源和外送通道,作为研究机构的电力规划设计总院建议:


“十四五”末期:建议结合能源安全与转型要求,再推动部分规划内基地项目,基本建立大型基地与产业健康发展的联动关系。


“十五五”期间:建议面向2030年碳达峰的硬任务,落地大部分规划内基地项目,构建大基地在产业链供应链全球化过程中的重要地位。


“十六五”期间:建议结合新型电力系统的建设进度,滚动开展接替性大基地规划建设。


新能源大基地发展趋势探讨


新能源大基地发展的五大趋势特征:清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同和灵活智能。


1、清洁低碳:为实现“双碳”目标,未来新能源将成为绿色电力供应的主力军,预计2040年新能源装机占比将超过50%,成为装机结构主体,2060年新能源发电量占比将超过50%,成为发电结构主体。未来,大基地送端新能源的比例也将越来越高。


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图:新能源发展趋势预测


2、安全充裕:2021年12月,习近平总书记在中央经济工作会议上强调传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠替代基础上。通过创新发展模式,提升新能源可靠替代能力,保障新能源电量逐步替代存量化石电源电量消费,新能源参与电力平衡的比例逐步提升,能够主动提供惯量响应、电压调节等支撑能力保障系统安全稳定运行。


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图:新能源可靠替代


3、经济高效:一方面,随着新能源发电技术的不断进步和规模效应的显现,其成本呈现不断下降的趋势;另一方面,新能源发电效率在逐步提升,光伏发电的组件效率十年间提升了近60%,未来随着技术发展还有提升空间;


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此外,近年来全国及重点省份新能源利用率均保持较高水平,为新能源高效利用提供保障。需要形成综合考虑设备成本、发电效率、消纳利用率等核心指标和保障收购、市场交易等政策背景的新能源大基地综合经济评价方法论。


4、供需协同:我国能源资源与能源需求呈逆向分布,目前新能源资源与支撑调节型电源的分布不完全匹配。通过做好西北地区送端新能源基地与中东部地区受端负荷中心的供需协同配合,是解决新能源规模化发展与支撑保障能力之间矛盾的有效途径。需要关注大基地、保供、调节资源、分布式、海上风电等供需协同关系。


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5、灵活智能:依托“云大物移智链边”等先进数字信息技术,加强送端多源要素智能互动,提升高比例新能源接入/送出地区的可控可调水平和消纳水平。重点需要关注的是一体化的进程。


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大基地中光热开发情况及后续工作


一、大规模新能源接入面临的挑战


刘冰表示,新能源容量支撑能力偏低,相比传统能源,未能形成可靠替代能力,“双高”电力系统低惯量、低阻尼、弱电压支撑特征明显,电力系统安全稳定运行面临较大风险,未来大规模新能源并网将对电力系统的消纳能力和新能源发电侧的支撑调节能力提出更高的要求。



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在不同发展阶段,新能源大基地的支撑电源结构、电源组织方式、电源送出方式等都将面临较大差异。新能源与传统电源在发电特性上的匹配难度日趋加大,在发电侧除了继续挖掘在“电-电”层面上的灵活调节潜力,需要进一步从新能源内部创新提升自调节和自支撑能力。


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二、大基地中光热发电作用


李冰表示,光热是一种可再生能源,具有长时低成本大规模储能能力,能够为系统提供转动惯量、无功补偿和电压支撑,是具备绿色能源属性和类似火电机组为电力系统提供支撑调节能力的高品质电源。


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图:光热发电的技术特性


光热发电“电-热-电”能量转化过程,使其更易于与卡诺电池技术、天然气耦合发电技术等新技术融合:增设电熔盐加热装置,实现与风电光伏能量互通,提高新能源利用率;与天然气耦合发电,提升资源条件不佳情况下,系统保供能力。


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李冰表示,目前我国光热发电技术路线齐全,技术水平跻身国际领先水平,但度电成本仍相对较高,亟待通过规模化发展和技术创新,提升经济性,充分发挥光热在新型电力系统中的作用。


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三、大基地中光热开发情况


光热发电兼具调峰和储能的双重功能,具备在部分区域作为调峰和基础性电源潜力,是新能源安全可靠替代传统能源的有效手段,目前在第一、二批大型风电光伏基地项目中已明确约150万千瓦光热发电项目,4.55亿大基地中规划约250万千瓦。


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第一、二批大型风电光伏基地项目中,光热与风电光伏以打捆方式开发,本地并网消纳,光热支撑调节能力有限,风电光伏建设进度较快。


四、后续工作重点


1、大基地大规模新能源并网和消纳:新增光热装机作为保障电源,提高系统支撑和调节能力。


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2、大基地逐步提高绿电比例:加大光热装机规模,提升基地新能源消纳水平,提高通道新能源发电量占比,减少煤炭耗量,统筹安全保供与绿色低碳。


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3、大基地建设技术创新:推动光热新技术、新装备发展,促进创新技术示范应用。


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4、大基地建设促进产业升级:促进光热产业链的升级改造,保障产业链安全稳定,助力光热产业降本增效。


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