南非电力需求曲线下的光伏和光热发电选择
发布者：本网记者Alice | 来源：CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 7217查看 | 2014-01-06 11:53:00
——光伏和光热发电的权衡 南非如何抉择？系列报道之三
在此前的两篇文章中，我们已就光伏和光热发电两种太阳能发电技术在南非进行应用的现状、各自的LOCE和效率以及南非当地的气候环境对其的影响进行了分析，本文将根据南非的电力需求曲线对这两种发电技术进行对比分析。这也是本系列报道的最后一篇。
CSPPLAZA光热发电网报道：南非的电力需求在过去几年内持续增长，甚至超过了新增并网装机容量，供求失衡导致了电力供应的超负荷运转。为解决这一问题，南非国家电力公司Eskom通过实施一系列计划增加发电量，推动能源利用效率和电力管理能力的提升。其中的重要手段之一即是其成功实施的可再生能源独立电力生产商采购计划（REIPPPP）。
下表1显示了2009年以来南非每天四个不同时间（上午六点、下午三点和晚上10点以及用电高峰期）的月均额外电力储备装机。伴随电力需求的增加，电力储备装机的份额逐渐减少。如果此时需求进一步增加，或某大型发电厂遇到故障无法供电，电力系统将出现供求失衡。
图1：（来源: Eskom ）(2013)
电力需求高峰在冬季尤为突出，存在两个明显的需求高峰期。晚间高峰比早间高峰对电力系统造成的压力更大，由于家庭照明、供热和烹饪耗电，晚高峰期的用电需求，在不到两小时内迅速增加了3000~4000MW。这要求电网系统能够快速启动新增电力输送，南非当前主要依靠燃气发电。
夏季存在一个晚高峰，负荷曲线相对平滑，但相比冬季出现的时间要晚一些，且持续时间较短。另一方面，夏季早高峰相对冬季的需求明显减少甚至没有早高峰。下表2显示了冬季和夏季的典型电力需求情况，表3反映了3月、5月和7月份真实的电力需求曲线。冬季两个用电高峰十分明显，其它季节则如3月和5月的电力曲线一样，只有晚高峰，早高峰并不明显。
图2：（来源: Eskom ）(2013)
图3：（来源: Eskom ）(2013)
在此情景下，为应对电力系统的超负荷运转和高峰电力需求所面临的挑战，Eskom正采取其他方法来平衡电网供求关系，如节约能耗，提高能源效率，加强电力管理和建立节能机制，且已产生了重要的节电效果。
为打造一个更灵活的电网系统来更轻易地满足高峰电力需求，南非已增加了装机容量，电力供应已发生了重要变化。南非已经确定采用带储热的光热发电技术来替代燃气发电，这种光热电站发出的可调电力可被用于满足高峰需求，特别是晚间的用电高峰。其作为一种备用电源，也可以通过弹性的运行模式来适应白天的高峰需求。
光热电站一般有如下两种运行方式：方案1：常规模式。最大的电力输出可以预设，白天正常工作，额外电力在太阳下山后通过储热系统稳定输出。这是典型的一种运行模式，西班牙等大多数市场的光热电站均如此运行。方案2：在非高峰期采用光伏这种更廉价的电力，光热电站在此期间更多地存储能量以满足高峰期的电力供需平衡。
采用更廉价的光伏发电可以帮助部分满足早上9点~11点的用电需求，光伏可以提供高达70%的额定负荷能力，相反，光热电站需要更长的时间来实现启动并达到稳定的电力输出，因此，在早高峰期，应采用廉价的光伏供应电网来增加发电能力满足早高峰及非高峰期的用电需求。
图4
光伏可以提供廉价的电力来增加电网发电能力，但其仅限于满足早高峰的需求，相反，光热发电提供的是可调电力，可以适应不同的需求曲线。但其电力价格较为昂贵。
因此，光伏和光热发电缺一不可。两者的联合利用可以为南非提供一个好的可再生能源解决方案来满足其电力需求，在电网较为脆弱的高峰期提供低成本的稳定电力。
为了最好地发挥这种潜力，REIPPPP第三轮招标对高峰期可调电力（16:30~21:30）的电价给出了更高的标准，是常规光伏电价的260%。这对光热发电是一大利好，可以弥补其发电成本过高的缺陷。
但在晚间高峰期过后，光热发电则不能获得这一电价。即超过晚上9点30分之后发出的电力不能执行该可调电价，这表明南非现在还没有大规模地刺激基础负荷的可再生能源电力的发展，因此对于光热电站而言，目前也无需配置更大规模的昂贵的储热系统。南非当前中标的几大光热电站的储热时长都未超过6小时。
总之，南非电网当前正受压于日益增加的需求，南非貌似已经意识到了光热发电的优势，开始增加这种更灵活的电力装机，为此，南非能源部已经宣布在2014年的3月份针对光热发电项目进行一次特殊的招标（3B），虽然目前还没有最终确定，这一信息已经引起了政府的高度关注，光热发电业界对此也表现积极。
注：本文所列出的相关数据无特殊说明外来自于加拿大可再生能源工程咨询公司Groupe Reaction和CSP Today提供的分析数据。
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