【转载】光热发电与风电混合开发的价值探讨

将不同形式的可再生能源混合起来进行互补开发,充分发掘不同可再生能源技术的优点,相互补充不同技术的缺陷,使整体可再生能源系统更加稳定和强大,这已成为一条可行的具有较大价值的新能源发展思路。

  光热以其稳定可调的优势而成为与其它可再生能源技术进行混合开发的较好选择,目前,光伏和光热混合开发的案例正逐渐增多,如SolarReserve在南非开发的RedStone塔式项目即为和一个光伏项目互补开发的较大案例。光热与光伏互补开发可以实现两种电源的稳定并网,对光伏而言解决了其不稳定的问题,对光热而言整体项目的度电成本也将比单纯建设一个光热项目更低。

  光伏与风电同为两种不稳定但发展规模已相当大的可再生能源,光热可以与光伏互补,那么,将光热发电与风电结合起来开发的价值又如何呢?

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   当前,新能源行业对光伏与光热互补发电的利用方式已经有所实践,但光热与风电结合起来的思路还很少有人提及,事实上,如果认真研究风电的存储成本,我们会发现光热与风电混合开发的可行性和价值。

  SolarReserve公司首席执行官Kevin Smith表示,与光伏和光热互补相比,风电与光热的互补性会更小一些,因为风电有更大的间歇性问题,但风电的优势在于其LCOE成本又比光伏要低很多。

  和光伏一样,风电与光热互补方案的提出的主要原因是希望利用光热的廉价熔盐储热系统来存储更多电能,来缓解风电的弃风问题。同时在需要利用风电供热的地区,通过熔盐储热系统换热也是一条可行的路子。两者互补后,整体项目的度电成本会比纯光热电站低一些,但在项目发电质量上又获得了提升。

  风电的间歇性比光伏更为严重,电网方面不得不采用各种方法来解决这种间歇性的问题。在地理位置适宜的情况下,实现风电平滑输出的解决方案是采用低成本的抽水蓄能系统,抽水蓄能是一种十分成熟的技术,将其与风电进行配套在西班牙等风电大国已有成熟的应用。但在适合开发风电场的很多地区,并不具备建设抽水蓄能电站的环境条件。

  如果采用蓄电池储能,其又难以具备经济性。南加州爱迪生电力公司的Tehachapi储能项目就采用了蓄电池来存储风电,其储能容量为32MWh,投资为4990万美元,单位kWh的投资超过1500美元。而SolarReserve的新月沙丘塔式熔盐电站的储能量是上述项目的35倍还多,由此计算其度电储能成本仅仅是Tehachapi项目的约1/10

  以上数据是根据目前的成本来评估的,在不远的未来,光热电站的成本会更加便宜,SolarReserve预测,相较已经完成建设的新月沙丘电站,其正在南非开发的Redstone塔式熔盐电站的成本还能降低20%,主要通过定日镜的设计改进来实现。

  由此来看,如果风电利用光热的储热系统可以实现平滑电力输出的成本比采用蓄电池技术更有经济价值,这个方案就是值得尝试的。

  现在越来越多的观点开始意识到光热发电和其它新能源发电技术是互利共生的关系,而非竞争关系。比如风电,有些专家就认为风电和光热可以进行混合利用,实现热能和电能的同步输出。作为两种不同的新能源技术,风电可以利用光热发电系统的熔盐储热系统来存储一部分剩余电能,并在高峰时间释放,光热则可以利用风电作为厂用电来源的一部分。

  对于项目开发商而言,他们需要找到最大化收益的方案,即如何匹配风电和光热的装机容量来使两者混合后的能源利用收益最大化。但对这一问题的研究目前还处于十分初级的阶段,还没有足够令人信服的数据可以为实际的项目开发提供参考。

  尽管光热发电和风电之间存在一定的协同效应,目前还没有将两者进行混合开发的成功案例。但很多主要的光热发电玩家都同时拥有风电项目的业务,特别是在西班牙。比如Acciona就是在风电和光伏、光热、生物质、水电等方面都有涉足的大型公司,FCC能源公司也有14个风电场资产,装机421MW,同时拥有250MW的光热电站资产。TSKIbereólica以及另外一些西班牙公司在风电和光热发电业务方面也都有所涉及。但目前这些公司都未有将风电和光热进行混合开发的案例。

  当然,风电与光热混合开发也存在一定的矛盾点和障碍,首先从自然资源条件来看,开发风电场我们希望风力资源越丰富越好,但对于光热电站而言,大风是很大的不利因素,对自然资源要求的矛盾是这两种技术进行混合开发的基本矛盾点,如果要这样做,必须找到风力和太阳能资源能对整体项目实现效益最优化的选址。

  另外,从两者结合的技术角度来看,利用光热电站的熔盐储热系统来存储风电,需要首先将风电转为热能储存,在需要时再转为电能释放,这将造成一定的损耗,需要对其经济性做认真评估,找到最具经济效益的配比方案。这对不同的项目会有不同的配置选择。

  再者,对风电从业者而言,熔盐储热技术在风电领域的认知度并不高,风电存储目前往往会考虑蓄电池技术,对热储能技术,他们了解和关注的较少。但要开发风电和光热混合的新能源项目,需要对光热和风电均有一定了解的开发商。赤峰天润鑫能新能源有限公司就是一家风电项目开发商,其于去年宣布拟开发的200MW太阳能热发电综合能源利用项目就有与风电混合开发的概念。