储热型光热发电能否弥补光伏短板？

光伏发电行业的大规模发展正在不断改善着储热型光热发电技术的商业化发展前景，同时多国监管部门对储热型光热发电技术的青睐也大大鼓舞了各方的参与热情。 　　近日，沙特ACWA国际电力公司COO（首席运营官）Scott Frier表示：“目前，公共电力承购商和监管部门正在加大对储热型光热发电项目的支持力度”。 　　Frier是阿本戈美国公司的前首席运营官，曾参与开发了装机规模为280MW的Solana光热电站。据他透露，此前亚利桑那公共服务公司（APS）同意收购Solana电站所发全部电力的重要原因就是在于其无间歇供电的特性。Solana电站的储热容量为1680MWh/天，也是美国除抽水蓄能系统外最大的储能型电站。 　　光伏装机量剧增引发的各种问题 　　近年来光伏发电装机量不断攀升，但光伏电站只能白天发电和供电，因此便要求其它类型的发电站来提供人类夜间所需的电力需要，尤其是在人们晚上和早上用电的高峰时段。 　　曾经参与Solana电站收购电价谈判的APS公司的资源采购经理Brad Albert表示：“现在大家已经感受到光伏的强大市场渗透力了，因此对我们来说不能确定的只是用户屋顶光伏发电设施的安装潜力究竟有多大。” 　　光伏发电在APS公司白天电网结构中的大规模部署正在重塑公司的电力负载结构，也在影响着当地的整体电力市场。Albert透露：“现在我公司夜间的电价反而高于白天。” 　　随着越来越多的光伏发电项目并网，白天的电力供应相当充分，伴随发生的就是储热型光热发电系统的价值日益凸显，因为它可以把电站发电时间调整到傍晚用电高峰。 　　事实上，当人们晚上下班回家后，很多公共供电公司都面临着如何满足人们晚上用电高峰的问题。而随着光伏电站白天为电网提供负载的不断增加，白天和夜间的电力供需越来越不平衡。 　　在APS公司的服务区域内，屋顶光伏发电设备的安装数量已从2010年的900上升到2013年的18000。而在加利福利亚目前白天电力供应的7.4%来源于光伏项目，包括屋顶光伏设施和大规模地面光伏电站。 　　Albert表示，由于沙漠环境的冬季夜间非常寒冷，对于APS公司来说日出前一小时也属于电高峰期，因此具备通宵供电的能力非常重要。而且属于APS公司服务区域的很多老房子都需要靠电能来取暖。 　　Albert补充道：“对于我们来说，最关键的时间段就是日落后以及冬天日出之前。相比加利福尼亚州等一些多使用天然气取暖的地区，我们所属区域的用电负载要更高一些。” 　　储热型光热发电项目更受新兴市场青睐 　　当光热发电行业最早在西班牙和美国初步发展的时候，监管部门并没有对储热做要求。 　　目前，随着光伏发电行业的高度渗透，储热型光热发电项目更易获得公共电力公司的青睐，比如APS公司。另外在一些光热发电行业发展条件较优越的国家，往往会立法规定光热电站必须配备一定时长的储热系统。 　　为了鼓励储热型光热发电项目的建设，在南非、摩洛哥、智利、沙特阿拉伯等国家，监管部门和电力承购商一般会对峰值用电制定一个较高的电价，或者可以简单地要求光热发电项目必须配置至少多长时间的储热系统来保障当地夜间用电高峰时的用电需要得以被满足。 　　摩洛哥太阳能管理局（MASEN）为傍晚峰电提供的价格比标准电价要高15%。南非可再生能源独立电力生产采购计划（REIPPPP）设立的傍晚峰电价格甚至更高，某些情况下可以达到白天电价的2.7倍。 　　事实上，南非近年来开发的每一个光热电站都是带储热的，而且随着技术不断成熟，储热容量也在大幅增加。比如2011年获批、采用蒸汽存储技术的Khi Solar电站的储热时长为2小时，而最近获批的、采用熔盐储热技术的Redstone电站的储热时间则长达12小时。 　　南非对储热技术强有力的支持政策大大刺激了本国光热发电行业的发展，预计到2030年可以实现1.2GW的光热发电项目装机目标。 　　图：南非夏冬两季早晚用电高峰的电力需求对比 　　不过，仅仅在REIPPPP规划实施的前四年，南非已经进行了600MW光热发电项目的招标工作，完成了规划目标的一半。一旦上述1.2GW的光热发电项目全部投运，那么在日出以前或傍晚用电高峰等必要的情况下，南非每天可以储存2500MWh的电能。 　　南非邻国纳米比亚（Namibia）的国家电力公司（NamPower）2015年初表示，该国招标的光热发电项目必须配置6-8小时的储热系统以解决该国凸显的峰值电力无法满足的问题。 　　我们把视线转向中东，沙特规定首轮光热发电项目招标时将要求储热时长最低为4个小时，在后续的几轮招标中则要求储热时间更长。虽然没有提供具体招标明细，但沙特明确表明对光热发电的重视程度要高于光伏，制定了到2040年完成光热发电项目装机25GW和光伏发电项目装机16GW 的目标。 　　说到储热系统的在建规模，智利可以说是冠绝全球，目前该国已计划并正在建设的储热系统容量为3575MWh/天，来自阿本戈开发的Atacama 1和Atacama 2两个项目。如果不出意外，明年4月份SolarReserve公司在智利规划开发的Copiapo项目将获得最终批准，届时可以为智利储热系统总量再增加3640MWh/天。 　　此外，智利要求本国开发的光热电站至少配置3小时的储热系统（以系统85%运行负荷为标准），同时严格限制常规补燃燃料的使用，强制要求项目开发商配置的储热系统容量要满足通宵运行并且可以实现不补燃启动。 　　光热发电应成为发展可再生能源的首选 　　美国加利福利亚和亚利桑那州虽然没有强制要求光热发电项目必须配备储热系统，但是当地监管部门和电网运营商表示他们更喜欢带储热的项目。 　　近日，加利福利亚州长Jerry Brown宣布，到2030年加州要实现50%的可再生能源供电目标，目前州议院正在谋划相关法案以实现这一目标。 　　SolarReserve首席执行官Kevin Smith表示：“如果美国政府明文规定可再生能源项目必须配备储能系统的话，我相信我们的竞争优势马上便能体现出来。”但遗憾的是，此前为满足加州制定的1.3GW储能目标而签订的合同主要是光伏蓄电池项目和天然气调峰发电项目。 　　不过，随着光热发电技术的不断成熟及其高环保性、电网友好性和资源再生性，它无疑将成为实现大规模清洁能源发电目标的首选。