真實(shí)數(shù)據(jù)告訴你為什么越來越多光伏人開始看光熱了
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期：2018-09-03
核心提示：
看不到光伏短期增長空間的一些產(chǎn)業(yè)人士開始轉(zhuǎn)為關(guān)注太陽能的另外一種利用形式——光熱發(fā)電。
政策的變化讓光伏產(chǎn)業(yè)人措手不及，今年530新政對國內(nèi)光伏業(yè)影響巨大，國內(nèi)光伏粗暴式增長的時代就要結(jié)束，低成本、平穩(wěn)、高質(zhì)量的發(fā)展將是未來光伏業(yè)的目標(biāo)。
在這種情況下，看不到光伏短期增長空間的一些產(chǎn)業(yè)人士開始轉(zhuǎn)為關(guān)注太陽能的另外一種利用形式——光熱發(fā)電。
和光伏發(fā)電相比，光熱的投資成本高很多，回收周期長，技術(shù)門檻高，系統(tǒng)復(fù)雜，涉及到的產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)更廣泛。但是在國內(nèi)，光熱還屬于新興產(chǎn)業(yè)，上升潛力巨大，同樣也屬于國家大力支持的清潔能源產(chǎn)業(yè)。
另外一點(diǎn)不可比擬的優(yōu)勢是，光熱發(fā)電的電力品質(zhì)更高，電力輸出穩(wěn)定，在未來有替代部分傳統(tǒng)火電站作為基荷或者調(diào)峰電站的潛力。而這點(diǎn)也是光伏和風(fēng)電長久以來面臨的問題。
以太陽能發(fā)電市場較為成熟的西班牙為例，CSP Focus光略咨詢對該國近期光熱發(fā)電(CSP)和光伏發(fā)電(PV)的情況進(jìn)行了對比和分析，這些真實(shí)的數(shù)據(jù)能夠清楚的揭示為什么越來越多光伏行業(yè)的人開始關(guān)注光熱發(fā)電。
傳統(tǒng)光熱發(fā)電大國---西班牙
在政府的電力補(bǔ)貼計(jì)劃支持下，從2008至2013年間，西班牙興建了2.3GW左右的光熱電站，約占當(dāng)今全球光熱電站裝機(jī)量的一半，躍至全球第一。盡管后來由于國家財(cái)政緊縮，西班牙更改了光熱發(fā)電補(bǔ)貼的政策條款，導(dǎo)致近年再無新建光熱電站，但是已經(jīng)投運(yùn)的光熱電站表現(xiàn)十分穩(wěn)定。
光伏方面，公開資料顯示，截至2016年底，西班牙光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)量達(dá)到4674MW， 這個容量大約相當(dāng)于西班牙發(fā)電總量的6.6%。
2018年8月西班牙光伏、光熱發(fā)電數(shù)據(jù)分析
地處伊比利亞半島，西班牙受地中海氣候影響，夏季炎熱干燥，光照資源豐富，DNI(法向直接輻射)值通常都在2000 kWh/m2/yr以上。每年夏季6~8月是光熱發(fā)電量最多的月份。同樣，光伏發(fā)電量在夏季光照充足的情況下也能達(dá)到峰值。
整理了8月最近一段時間(2018年8月14-21日)西班牙光伏和光熱發(fā)電的情況，這組數(shù)據(jù)對比能夠清楚的體現(xiàn)二者的區(qū)別和在電力系統(tǒng)中承擔(dān)的角色。
通過上圖可以很明顯的看出三點(diǎn)：
1. 在白天，光熱和光伏的發(fā)電都迅速爬升，在中午時分達(dá)到最高，隨后開始下降。
2. 由于光伏裝機(jī)量更多，在電力系統(tǒng)中占比要更多一些。
3. 在夜間，光伏發(fā)電的貢獻(xiàn)幾乎為零，而光熱發(fā)電部分機(jī)組能夠一直保證供電到凌晨4、5點(diǎn)左右。
我們以2018年8月14日光伏及光熱具體發(fā)電表現(xiàn)為例具體分析：
圖。 2018年8月14日全天西班牙光伏和光熱發(fā)電情況對比
(來源：CSP Focus光略咨詢)
西班牙8月份日出時間大約在早晨7：30，日落時間大約在晚上9:00。圖中可以明顯看出：
在當(dāng)天凌晨，光熱發(fā)電機(jī)組一直穩(wěn)定維持在500+MW左右的出力，而光伏電站幾乎沒有貢獻(xiàn)任何發(fā)電量;
日出之后，光伏發(fā)電平穩(wěn)上升，在下午兩點(diǎn)左右到達(dá)極值。而后幾乎以平穩(wěn)的速率下降，在日落前再次歸零;
光熱發(fā)電在九點(diǎn)左右開始迅速爬升，一小時左右之后穩(wěn)定保持在2000+ MW直到晚上九點(diǎn)左右(日落);之后平緩下降，一小時之后穩(wěn)定在600+MW。
光熱發(fā)電具有“穩(wěn)定輸出”、“夜間持續(xù)發(fā)電”特性
通過數(shù)據(jù)對比，很明顯能夠發(fā)現(xiàn)，光熱發(fā)電相比光伏發(fā)電最大的兩個特點(diǎn)一是穩(wěn)定，二是夜間持續(xù)的發(fā)電能力。
在白天用電高峰期，光熱發(fā)電通過約一個小時左右的啟動準(zhǔn)備后即可保證穩(wěn)定的輸出，直到日落。而光伏的發(fā)電則與光照強(qiáng)度基本呈正相關(guān)，二者的發(fā)電特點(diǎn)完全不同。
西班牙有18個光熱電站帶儲能系統(tǒng)，共870MW，日落后，這些機(jī)組通過降低出力(約30%)來維持西班牙夜間的部分電力需求。在2018年8月14號的發(fā)電情況圖中，也能清楚看到夜間光熱機(jī)組發(fā)電穩(wěn)定維持在600+MW。
從2009年以來，隨著投運(yùn)的光熱電站越來越多，加上運(yùn)維管理的優(yōu)化，發(fā)電量不斷攀升。目前光熱發(fā)電已經(jīng)占到西班牙夏季發(fā)電量的8%，表現(xiàn)十分穩(wěn)定。
圖。 2009-2017年西班牙光熱電站發(fā)電量
(來源：Luis Crespo，Protermosolar，
光伏+蓄電池組 V.S. 光熱+儲熱？
如果為了保證光伏在夜間也能夠和光熱電站一樣發(fā)電，配上蓄電池儲能系統(tǒng)是否可行呢？
答案是：理論上是可行的，但是經(jīng)濟(jì)性方面遠(yuǎn)不如帶儲熱系統(tǒng)的光熱電站。
根據(jù)美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室的研究(NREL)，2015年，一個配上蓄電池組(10年左右壽命)的光伏電站度電成本約在15~22美分/kWh左右，配置15年左右壽命的蓄電池組的光伏電站度電成本則要低一美分左右，而6小時儲熱能力的光熱電站度電成本則在13美分/kWh左右，相差巨大。
另外考慮到蓄電池組的損耗、壽命和更換的投入，用蓄電池組+光伏電站來保證全天發(fā)電在經(jīng)濟(jì)層面還面臨比較大的困難。
圖。 6小時儲熱光熱電站和搭配蓄電池組的光伏電站的度電成本預(yù)測
(來源：NREL，
由于二者各自的優(yōu)勢互補(bǔ)，最近光伏+光熱的混合電站越來越受關(guān)注。摩洛哥NOOR Midelt項(xiàng)目，以色列Ashalim項(xiàng)目，南澳州Aurora項(xiàng)目都以光伏+光熱混合電站的形式來達(dá)到成本和發(fā)電的最佳配置。
通過上面的數(shù)據(jù)對比，也就不難理解為何越來越多光伏產(chǎn)業(yè)的人開始關(guān)注光熱行業(yè)了。相信隨著更多光伏人進(jìn)入光熱行業(yè)，公眾對光熱的認(rèn)識度將會上一個臺階，光伏和光熱的結(jié)合也會利于兩者更進(jìn)一步發(fā)展，未來太陽能發(fā)展的空間將會更加廣闊。