CSPPLAZA光热发电网报道：2月13日，Ivanpah光热电站在加州正式投运，这再度引发了业内对光热发电项目的盈利能力、真实成本和电站效益的广泛讨论。有观点认为，加州未来对大规模太阳能热发电项目的开发存在较大不确定性，首要原因是因为光伏发电的低成本竞争。光伏在过去几年内在投资成本和度电成本上有很大程度的削减，对高成本的光热发电带来了沉重压力。

　　上述观点简而言之，如果你要从太阳那里获取能源，光伏要比光热的成本低廉很多，为什么要用光热呢？听起来似乎很有道理，但这种简单的对比是否是公平的呢？DNVGL正在进行的此项研究将证明，如果光热电站能够根据具体环境条件实现最优化系统配置，电站收益将可以实现3倍甚至更多的收益。储热型光热电站可以帮助电网实现灵活的电力可调性，而不仅仅是提供一种绿色电力来源，电网系统将因此而整体受益。

　　加州的可再生能源发电规划目标是到2020年实现33%的总供电份额，到2030和2050年这一份额将增加更多。当前加州正在向着这一目标逐步迈进，加州独立电网系统运营商（CAISO）负责平衡加州电网的可再生能源供电比例，吸纳更多的可再生能源电力上网，同时维护电网安全。这不是一个简单的任务，因为几乎所有可再生能源如风电和太阳能都是间歇性的，其无法严格按人们的既定要求来供电，其电力输出功率时大时小，无法自动调节来满足电网频率的平衡要求。换句话说，能源市场不是单一地买卖能源，其同时需要满足电网系统的灵活可调性，比如通过提高调峰电源装机，增加后备电源，如旋转备用容量，来保证发电和供电每一秒钟的电网频率稳定。在可再生能源电力占电网供电比例较少的时代，对电网调频的需求也较小，通常采用增加抽水蓄能电站来实现调峰调频。而伴随间歇性可再生能源电力越来越大规模的接入，对电网系统的压力正变得越来越大，电网系统对可调性的要求也越来越高，而要保证这种调节需求所要付出的成本也愈加高昂。

　　这为光热发电提供了一大用武之地，相对于光伏和风电，光热发电与其的最大不同，也是最大优势在于其电力生产方式的不同，光热发电通过收集太阳热能加热水产出过热蒸汽来驱动汽轮机发电，其原理与常规火电类似，不同之处在于光热发电的能量来源是太阳而非传统化石能源。这也意味着光热发电是一种可以与传统火电相媲美的优质电能。热能的存储可以通过熔盐储热实现，熔盐储热可以以可接受的合理成本进行商业化应用，这相对电池储电的成本要低廉的多。那么，储热型光热电站是否能够承担起传统电站的调峰角色呢？是否能够按照“日前市场”模式运行（国外电力市场大多是提前一日确定次日的交易计划和发电计划，称之为日前市场）、提供辅助性服务如充当后备电源帮助电网调频？其电力生产成本如何？这又将对加州电网的控制调节产生什么影响?其收益又是如何？电站运营方需要什么样的设计方案？

　　为探究这些问题，找到电站设计和运行的具体方案来最大化电站收益和系统营收，从电网和电站每小时的动态情况到未来电力情景的设计生产成本模型，我们需要一套整体建模方法。直到最近，这种专业性的分析一直十分缺乏，DNVGL正在帮助加州能源委员会进行的此项研究将弥补这一缺憾。通过量化这些收益，将可以为Ivanpah电站之后更多的储热型光热电站在加州的开发打下理论基础。

　　DNVGL目前的研究还在进行中，当前其已经得出的结论是：在日前市场，带6小时储热系统的光热发电站的收益可以增加11%；如果汽轮机容量比太阳岛的集热容量大很多，带2小时储热系统的光热发电站的收益可增加27%。

　　将汽轮机的容量设置的比太阳岛的集热容量更大，是由于加州夜间短时间用电高峰期的高电力价格决定的。储热型光热电站作为电力市场的辅助电源，提供电网调频和旋转备用等功能，效益更加明显。2~4小时的储热时长设计一般来说就可以满足这种需求。多余的汽轮机容量也可以带来更多收益：如果汽轮机的热功率比太阳岛的集热输出功率大4倍，也就是在太阳倍数（solar multiple）为0.25的情况下，即便配1小时的储热，光热电站的收益依然可以增加4倍。但该电站的功能应是作为调频电源，参与日前市场交易，作为旋转备用容量。

　　另外，这种配置可以增加系统成本的灵活性，换句话说，这是为电网系统提供灵活性的更好方案，相对于单纯的供电功能，这也是光热电站的更好选择。储热型光热电站的灵活性的实现需要大功率的汽轮机和合适的储热容量设计。对于太阳岛而言，其通过数千面反射镜聚焦太阳能，是储热型光热电站配置成本最高的部分，增加4小时储热和翻倍汽轮机的热功率，是一种明智的投资选择。

　　同时，加州电网系统作为一个整体将受益于储热型光热电站的可调性、灵活性。按可再生能源占比33%的规划情景考虑，DNVGL的研究目前给出了这样的方案：通过替换昂贵的调峰机组削减电力生产成本（可削减3%）；通过更小的电网系统变化来降低后备容量（削减50%）；应对早晨和夜间的高峰供电上升需求，增加额外的容量；对旋转备用电机附加额外的惯量提升电网稳定性。

　　加州电网系统要达到33%的可再生能源供电比例，需要采用上述方案来应对由此带来的电网不稳定性，加州需要一个灵活的、强健的能够经受考验的电网系统，这就是加州未来继续开发光热电站的最大动力。如果我们都能够清醒地认识到，光热电站不仅仅能提供一种清洁电能，还可以作为绿色的电网辅助设备，为构建灵活可调的电网系统作出贡献，那么未来对光热电站的开发就不会仅仅因成本过高而停滞。

注：本文原文源自DNVGL，阅读英文版原文请点击：原文