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,CSPFocus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(gè)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2000kWh/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。
2009-2017年西班牙光熱電站每月的發(fā)電量
CSPFocus整理了8月最近一段時(shí)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。
2018年8月14-21日西班牙光伏和光熱發(fā)電情況對比
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(shí)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:
2018年8月14日全天西班牙光伏和光熱發(fā)電情況對比
西班牙8月份日出時(shí)間大約在早晨7:30,日落時(shí)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(shí)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(shí)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(gè)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(gè)小時(shí)左右的啟動(dòng)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(gè)光熱電站帶儲(chǔ)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(hào)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。
光伏+蓄電池組V.S.光熱+儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(gè)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(shí)儲(chǔ)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?! ∮捎诙吒髯缘膬?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NOORMidelt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(shí)度將會(huì)上一個(gè)臺(tái)階,光伏和光熱的結(jié)合也會(huì)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(huì)更加廣闊。