太陽能熱能成為中國履行氣候承諾的關(guān)鍵。一項(xiàng)新研究調(diào)查了可再生能源的最佳組合，為中國最適合擴(kuò)大可再生能源的兩個(gè)省份的電力系統(tǒng)運(yùn)營商提供最低成本。
中國的電力系統(tǒng)運(yùn)營商必須投資可再生能源以滿足氣候承諾。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電是成本最低的可再生能源，但它們只在大風(fēng)或晴天時(shí)才能發(fā)電。相比之下，更昂貴的聚光太陽能(CSP)可以相對便宜地存儲(chǔ)其太陽能，并且持續(xù)時(shí)間長，可以在任何時(shí)間，白天或夜晚提供電力。
令人驚訝的是，由于白天或晚上的靈活調(diào)度，更昂貴的CSP最終可以證明對于擁有大量可再生能源的電力系統(tǒng)來說成本更低。
北京清華大學(xué)的一個(gè)研究小組在7月份的“應(yīng)用能源”雜志上報(bào)告了他們的研究結(jié)果，即在高可再生能源穿透電力系統(tǒng)中集中太陽能的經(jīng)濟(jì)理由。他們分析了各級CSP的成本效益，取代了計(jì)劃的可變可再生能源(VRE)，如光伏和風(fēng)能。
在兩個(gè)省份，特別是青海和甘肅，它們計(jì)劃分別提供VRE的最大負(fù)荷的83%和104%，作者發(fā)現(xiàn)用CSP代替5%到20%的VRE將導(dǎo)致成本最低。系統(tǒng)操作員。
這些研究人員以前的論文為中國國家發(fā)改委的決策者提供了電力系統(tǒng)規(guī)劃藍(lán)圖。
第一作者，重慶康教授，清華大學(xué)電氣工程系主任，是300多項(xiàng)可再生能源和電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行研究的作者。第二作者，張寧副教授，一直專注于電力系統(tǒng)的可再生能源分析和優(yōu)化。
“我們與這個(gè)政府進(jìn)行了非常密切的合作，”康教授告訴SolarPACES。“我們之前已經(jīng)提出了幾項(xiàng)關(guān)于風(fēng)能和太陽能的研究，他們現(xiàn)在已經(jīng)對CSP有了更多的興趣，CSP仍然處于發(fā)展的第一階段。感興趣的原因是中國已經(jīng)設(shè)定了一個(gè)非常積極的可再生能源目標(biāo)能源，風(fēng)能和光伏發(fā)電已經(jīng)在快速發(fā)展。他們有幾個(gè)人專注于可再生能源，國家發(fā)改委是能源局。“
該研究量化了CSP的“平準(zhǔn)化效益”
該研究主要關(guān)注CSP對青海和甘肅電力系統(tǒng)的益處。這兩個(gè)省都擁有出色的太陽能資源和大型太陽能或風(fēng)力發(fā)電廠的良好選址機(jī)會(huì)，以及部署風(fēng)能和太陽能技術(shù)的雄心勃勃的計(jì)劃。
青海計(jì)劃提供82.3%的最大負(fù)荷需求，合并13 GW的VRE; 來自3 GW的風(fēng)力發(fā)電和10 GW的PV。甘肅計(jì)劃從27 GW的VRE中提供104.3%的最大負(fù)荷需求; 20 GW的風(fēng)和7 GW的太陽能PV。
通過將CSP的經(jīng)濟(jì)效益結(jié)合起來作為一種靈活的可再生能源發(fā)電資源，能夠按需調(diào)度太陽能并進(jìn)一步降低風(fēng)電和光伏發(fā)電限電，他們?yōu)镃SP獲得了“平準(zhǔn)化利益”數(shù)字。
該研究表明，如果CSP取代了這些省份提出的太陽能光伏和風(fēng)力發(fā)電的5%至20%，則每千瓦時(shí)可獲得18至30美分的額外能源和靈活性。CSP能源和靈活性的較高價(jià)值有利于其相對較高的投資成本。
確信CSP的技術(shù)不成熟是暫時(shí)的
這項(xiàng)研究正值中國大膽計(jì)劃的時(shí)候：到2018年，2018年的全球CSP部署量將達(dá)到5GW的兩倍。在1GW的18個(gè)示范項(xiàng)目中，中國計(jì)劃建設(shè)5GW的CSP。
研究發(fā)現(xiàn)，集中太陽能將有助于中國削減氣候行動(dòng)的成本
在高可再生能源穿透電力系統(tǒng)中集中太陽能的經(jīng)濟(jì)理由。信用：可再生能源
第一輪示范項(xiàng)目的一些初步目標(biāo)已證明比預(yù)期更難實(shí)現(xiàn)。有幾個(gè)項(xiàng)目退出，無法按時(shí)達(dá)到最初的里程碑。
然而，作者非常有信心這些成長的痛苦是可以克服的，并指出CSP與PV和風(fēng)相比幾乎沒有開始部署。
“目前并非所有部件都可由中國生產(chǎn)，因此施工過程中的學(xué)習(xí)過程有點(diǎn)延遲，”康說。他們強(qiáng)調(diào)CSP創(chuàng)業(yè)問題并非不可克服：“他們?nèi)栽趯W(xué)習(xí);在不久的將來發(fā)展會(huì)更快。”
為什么中國需要更長時(shí)間的CSP存儲(chǔ)
中國所有計(jì)劃的CSP都包括熱能儲(chǔ)存(TES)。該研究指出：
“在植物CSP TES系統(tǒng)目前成本更低(周圍20-70 $ /千瓦時(shí)資本成本)大于電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)(具有高于150 $ /千瓦時(shí)資本成本)”
“CSP是一種可以靈活調(diào)度的新技術(shù)，”Kang指出。“我認(rèn)為中國不想錯(cuò)過這項(xiàng)技術(shù)。因此，最初的20個(gè)項(xiàng)目，約1吉瓦的CSP，就是說這項(xiàng)技術(shù)在中國是如何運(yùn)作的。”
中國對夜間電力的需求相對大于其他國家，因?yàn)楣S在許多地區(qū)嗡嗡作響。
“我之前提出的一個(gè)非正式建議是，中國的存儲(chǔ)時(shí)間應(yīng)該更長，”他說。“在大城市，如北京和上海，我們的負(fù)荷在晚上約為60%，與美國的大城市一樣 - 但在中國西部，工廠運(yùn)營24小時(shí)。夜間的負(fù)荷約為白天的80%，它確實(shí)如此。并沒有真正消失，因此需要長時(shí)間存放;至少需要10個(gè)小時(shí)。“
模擬整個(gè)電力系統(tǒng)。張博士和博士 北京清華大學(xué)電氣工程系的候選人Ershun Du幫助設(shè)計(jì)了分析軟件，使用來自發(fā)電和輸電擴(kuò)展規(guī)劃和負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)。
“我們使用的分析工具或軟件是我們團(tuán)隊(duì)內(nèi)部開發(fā)的軟件; GOPT它是一個(gè)電力系統(tǒng)操作系統(tǒng)軟件，能夠進(jìn)行全年的電力系統(tǒng)調(diào)度，考慮到各種類型的發(fā)電和詳細(xì)的AC /直流電網(wǎng)和實(shí)用調(diào)度規(guī)則“杜解釋說。“該軟件使用足夠數(shù)量的VRE輸出情況長時(shí)間模擬電力系統(tǒng)運(yùn)行，因此能夠?qū)︼L(fēng)力，光伏和CSP的電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行可靠的估算。”
數(shù)據(jù)來自各省的電力規(guī)劃藍(lán)圖。
“我們進(jìn)行了這項(xiàng)分析，以模擬在青海省和甘肅省投資CSP工廠是否經(jīng)濟(jì)，以證明CSP發(fā)電廠能帶來多大或多大的利益，”Du說，他在2017年訪問過NREL的學(xué)者，相關(guān)研究估計(jì)了CSP在美國西部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中為電網(wǎng)帶來的價(jià)值。
調(diào)查結(jié)果：CSP的收益超過了兩省的成本
CSP為甘肅省帶來了最大的利益，減少了太陽能和風(fēng)能的削減，同時(shí)通過降低燃料成本，提高成本和啟動(dòng)停止成本來降低現(xiàn)有燃煤發(fā)電的成本在不斷增長的太陽能和風(fēng)能之間。
在青海省，收益會(huì)更低。CSP將建在一個(gè)高沙漠地區(qū)，幾條大河源自高山。“他們是兩個(gè)非常不同的動(dòng)力系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)CSP在甘肅省有更多的好處，因?yàn)榍嗪Ｊ∫呀?jīng)有很多水電，”杜解釋說。與CSP一樣，水電可以調(diào)度，使其成為光伏和風(fēng)能同樣良好的“填充物”。
在甘肅，受益價(jià)值為每千瓦時(shí)發(fā)電24至30美分(0.238-0.300美元/千瓦時(shí))。在Quinghai，擁有豐富的水電，平均受益價(jià)值低于20美分(0.177-0.191 $ / kWh)。
“我們發(fā)現(xiàn)，即使建立CSP的初始成本較高，在兩個(gè)省份投資CSP仍然是經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)槠溥m應(yīng)風(fēng)力和光伏的外部效益非常高，導(dǎo)致電力系統(tǒng)運(yùn)營的成本隨著時(shí)間的推移而降低，”結(jié)論張。“然而，CSP補(bǔ)貼仍然需要將收益內(nèi)部化，以償還其重大投資。
