德研究人員表示光熱電力在電網(wǎng)中占比超30%將更具競(jìng)爭(zhēng)力
近年來(lái)，德國(guó)在不遺余力地嘗試著能源轉(zhuǎn)型。2011年，德國(guó)制定了一項(xiàng)清潔能源計(jì)劃，按照計(jì)劃到2050年德國(guó)清潔能源并網(wǎng)發(fā)電量占比將從目前的30%提升至90％。目前，德國(guó)正在尋求一種最具成本效益的方式為其電網(wǎng)提供電力，并期望到2050年基本實(shí)現(xiàn)零排放。
鑒于德國(guó)本土DNI指數(shù)較低，光熱發(fā)電似乎不可能
近年來(lái)，德國(guó)在不遺余力地嘗試著能源轉(zhuǎn)型。2011年，德國(guó)制定了一項(xiàng)清潔能源計(jì)劃，按照計(jì)劃到2050年德國(guó)清潔能源并網(wǎng)發(fā)電量占比將從目前的30%提升至90％。目前，德國(guó)正在尋求一種最具成本效益的方式為其電網(wǎng)提供電力，并期望到2050年基本實(shí)現(xiàn)零排放。
鑒于德國(guó)本土DNI指數(shù)較低，光熱發(fā)電似乎不可能在該國(guó)能源轉(zhuǎn)型和構(gòu)筑低碳電網(wǎng)過程中扮演重要角色。然而，2016年發(fā)布的幾篇論文所涉及的研究結(jié)果表明，儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電技術(shù)（CSP-TES）或?qū)⒃谶@一過程中發(fā)揮重要作用。
為驗(yàn)證上述分析結(jié)果的合理性，同時(shí)也為了響應(yīng)德國(guó)科學(xué)院的未來(lái)能源系統(tǒng)項(xiàng)目ESYS（EnergiesystemederZukunft：FutureEnergySystems）的要求，德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)開發(fā)了一種新的計(jì)算工具，并利用該工具來(lái)研究哪種靈活可調(diào)的電力最適合于承擔(dān)低碳排放電網(wǎng)中的輔助電力負(fù)載。
眾所周知，儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電技術(shù)可生產(chǎn)靈活可調(diào)度的電力，但它對(duì)法向直接輻射（DNI）的要求較高，因此光熱電站大多建在太陽(yáng)能資源較為豐富的荒漠地帶。
德國(guó)研究人員經(jīng)過分析，得出了一個(gè)結(jié)果：德國(guó)若從DNI指數(shù)較高的西班牙和摩洛哥進(jìn)口電力，配置儲(chǔ)能的光熱發(fā)電將是一種極具經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的選擇。
當(dāng)然，從上述兩國(guó)進(jìn)口光熱電力將需要建設(shè)高壓直流輸電線路，這也是遠(yuǎn)距離運(yùn)輸大額電力最經(jīng)濟(jì)的選擇。因此，電力成本的計(jì)算應(yīng)該包括光熱發(fā)電的成本以及新建輸電線路的成本。
光熱發(fā)電是彌補(bǔ)間歇發(fā)電缺陷的可行選擇
然而，研發(fā)人員的研究焦點(diǎn)并不僅限于儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電，而是更關(guān)注未來(lái)能源系統(tǒng)的整體發(fā)展。
據(jù)亞琛工業(yè)大學(xué)電力電子與電力驅(qū)動(dòng)研究所電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能系統(tǒng)研究室副研究員PhilippStöcker介紹，由于風(fēng)電和光伏發(fā)電等具有間歇性且波動(dòng)較大，因此，在未來(lái)的電網(wǎng)中，可控和可調(diào)度的電力必須發(fā)揮更大的作用以彌補(bǔ)前者的缺陷。
Stöcker專注于計(jì)算工具的設(shè)計(jì)，以幫助優(yōu)化和分析能源系統(tǒng)。此外，他還參與撰寫了幾篇論文，其中包括：評(píng)估光熱發(fā)電在波動(dòng)的能源電力系統(tǒng)中的價(jià)值。
Stöcker解釋說(shuō)：“我們采用的計(jì)算工具的關(guān)鍵點(diǎn)在于你無(wú)法過多地調(diào)整電網(wǎng)中的基礎(chǔ)電力負(fù)荷占比。因?yàn)榭稍偕茉措娋W(wǎng)中已經(jīng)有很多波動(dòng)的電力來(lái)源，如光伏和風(fēng)電，這些電力具有不可控制的特點(diǎn)。剩余需承擔(dān)基礎(chǔ)電力負(fù)荷的電力來(lái)源若來(lái)自配置儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)，那么整個(gè)電力系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)平衡。
大規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)不具經(jīng)濟(jì)性
與此同時(shí)，來(lái)自亞琛工業(yè)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，在大型電網(wǎng)系統(tǒng)中，如果用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)存儲(chǔ)風(fēng)電或光伏發(fā)電并不經(jīng)濟(jì)。相比之下，儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電電站本身由于可配置性價(jià)比較高的儲(chǔ)能系統(tǒng)，這一優(yōu)勢(shì)使其成為更可控的太陽(yáng)能發(fā)電形式。
光熱電站之所以具備儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，主要在于其發(fā)電原理與光伏發(fā)電完全不同。光熱發(fā)電利用鏡場(chǎng)收集熱量，然后將熱量?jī)?chǔ)存在巨大的熔鹽罐中，在有需要時(shí)隨時(shí)可以通過釋放能量來(lái)驅(qū)動(dòng)與常規(guī)化石能源電站類似的發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。由于光熱電站生產(chǎn)的電力可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)度，因此在供電穩(wěn)定性方面其完全媲美傳統(tǒng)的化石燃料電站。
鑒于德國(guó)本土DNI指數(shù)較低，光熱發(fā)電似乎不可能在該國(guó)能源轉(zhuǎn)型和構(gòu)筑低碳電網(wǎng)過程中扮演重要角色。然而，2016年發(fā)布的幾篇論文所涉及的研究結(jié)果表明，儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電技術(shù)（CSP-TES）或?qū)⒃谶@一過程中發(fā)揮重要作用。
為驗(yàn)證上述分析結(jié)果的合理性，同時(shí)也為了響應(yīng)德國(guó)科學(xué)院的未來(lái)能源系統(tǒng)項(xiàng)目ESYS（EnergiesystemederZukunft：FutureEnergySystems）的要求，德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)開發(fā)了一種新的計(jì)算工具，并利用該工具來(lái)研究哪種靈活可調(diào)的電力最適合于承擔(dān)低碳排放電網(wǎng)中的輔助電力負(fù)載。
眾所周知，儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電技術(shù)可生產(chǎn)靈活可調(diào)度的電力，但它對(duì)法向直接輻射（DNI）的要求較高，因此光熱電站大多建在太陽(yáng)能資源較為豐富的荒漠地帶。
德國(guó)研究人員經(jīng)過分析，得出了一個(gè)結(jié)果：德國(guó)若從DNI指數(shù)較高的西班牙和摩洛哥進(jìn)口電力，配置儲(chǔ)能的光熱發(fā)電將是一種極具經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的選擇。
當(dāng)然，從上述兩國(guó)進(jìn)口光熱電力將需要建設(shè)高壓直流輸電線路，這也是遠(yuǎn)距離運(yùn)輸大額電力最經(jīng)濟(jì)的選擇。因此，電力成本的計(jì)算應(yīng)該包括光熱發(fā)電的成本以及新建輸電線路的成本。
光熱發(fā)電是彌補(bǔ)間歇發(fā)電缺陷的可行選擇
然而，研發(fā)人員的研究焦點(diǎn)并不僅限于儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電，而是更關(guān)注未來(lái)能源系統(tǒng)的整體發(fā)展。
據(jù)亞琛工業(yè)大學(xué)電力電子與電力驅(qū)動(dòng)研究所電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換及儲(chǔ)能系統(tǒng)研究室副研究員PhilippStöcker介紹，由于風(fēng)電和光伏發(fā)電等具有間歇性且波動(dòng)較大，因此，在未來(lái)的電網(wǎng)中，可控和可調(diào)度的電力必須發(fā)揮更大的作用以彌補(bǔ)前者的缺陷。
Stöcker專注于計(jì)算工具的設(shè)計(jì)，以幫助優(yōu)化和分析能源系統(tǒng)。此外，他還參與撰寫了幾篇論文，其中包括：評(píng)估光熱發(fā)電在波動(dòng)的能源電力系統(tǒng)中的價(jià)值。
Stöcker解釋說(shuō)：“我們采用的計(jì)算工具的關(guān)鍵點(diǎn)在于你無(wú)法過多地調(diào)整電網(wǎng)中的基礎(chǔ)電力負(fù)荷占比。因?yàn)榭稍偕茉措娋W(wǎng)中已經(jīng)有很多波動(dòng)的電力來(lái)源，如光伏和風(fēng)電，這些電力具有不可控制的特點(diǎn)。剩余需承擔(dān)基礎(chǔ)電力負(fù)荷的電力來(lái)源若來(lái)自配置儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)，那么整個(gè)電力系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)平衡。
大規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)不具經(jīng)濟(jì)性
與此同時(shí)，來(lái)自亞琛工業(yè)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，在大型電網(wǎng)系統(tǒng)中，如果用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)存儲(chǔ)風(fēng)電或光伏發(fā)電并不經(jīng)濟(jì)。相比之下，儲(chǔ)熱型光熱發(fā)電電站本身由于可配置性價(jià)比較高的儲(chǔ)能系統(tǒng)，這一優(yōu)勢(shì)使其成為更可控的太陽(yáng)能發(fā)電形式。
光熱電站之所以具備儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，主要在于其發(fā)電原理與光伏發(fā)電完全不同。光熱發(fā)電利用鏡場(chǎng)收集熱量，然后將熱量?jī)?chǔ)存在巨大的熔鹽罐中，在有需要時(shí)隨時(shí)可以通過釋放能量來(lái)驅(qū)動(dòng)與常規(guī)化石能源電站類似的發(fā)電裝置進(jìn)行發(fā)電。由于光熱電站生產(chǎn)的電力可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)度，因此在供電穩(wěn)定性方面其完全媲美傳統(tǒng)的化石燃料電站。
作者： 來(lái)源：CSPPLAZA 責(zé)任編輯：wutongyufg
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