西北电力设【shè】计院新能源开发分公司主任工【gōng】程师兼【jiān】设总王【wáng】莹【yíng】玉女【nǚ】士主要【yào】负责可再生【shēng】能源的【de】开发和执行，并【bìng】且主持玉门花海、酒泉等地区的光热规划【huá】，在光热【rè】及多能互补领【lǐng】域经验非常丰富【fù】。
在此前召开的CSP Focus光【guāng】热发电创新大会【huì】上，王总发表了题为“基于太阳能光热发电的【de】多能互【hù】补方式探讨【tǎo】”的【de】专题报告，以【yǐ】下【xià】为【wéi】具体内容分【fèn】享：
主要是从【cóng】几【jǐ】个方面来【lái】跟大家分享【xiǎng】：一是为什么要建多能互补这样的一个项目，由什【shí】么来决定的，多【duō】能互【hù】补系统到底包含【hán】了【le】什么?意义在哪里?光热电【diàn】站在这个系统里【lǐ】面主【zhǔ】要起【qǐ】哪【nǎ】些【xiē】作用?第二是多能互补系【xì】统的【de】含义。三是光热电【diàn】站在多能【néng】互补系统中的作用。
第一，为什么要建多能互补项目?
首【shǒu】先由国家能源【yuán】结【jié】构的调整、化石能源的【de】不可持续性【xìng】决定【dìng】的，我们国家化石能【néng】源占比比较高【gāo】，化石能源我们知道它是不可持续的、不可再生【shēng】的，它在【zài】一次能源【yuán】消费中【zhōng】的占比决定了我们国家能【néng】源转型的迫【pò】切性，也就【jiù】是说提高可再【zài】生能源【yuán】比例迫切性【xìng】。同时在化石能源的占比比较高的情况【kuàng】下，环境问题【tí】比较突【tū】出【chū】，所【suǒ】以催生我们提高可再生【shēng】能源比例的【de】要求【qiú】。
其次，我们国家单【dān】位GDP的能耗远【yuǎn】没【méi】有达到【dào】世界的平均水平【píng】，同时跟发达【dá】国【guó】家的水平【píng】差【chà】别比较大。我们国家在巴【bā】黎协定【dìng】里面对将来【lái】低碳、绿色、发展的政策上【shàng】要求，所以这就呼吁着我们要【yào】发展可再生的清洁能【néng】源【yuán】。
那么我们国家能源结构发展趋势是什么呢?
我们国家的非化石能源【yuán】根据《能源【yuán】生产和消费革命战【zhàn】略2016到2030》的战略里面【miàn】，从我们国家情况看，我【wǒ】们国家确定目标是【shì】在2030年非化【huà】石能源占一次能源消【xiāo】费比重达到20%。也就是【shì】说我【wǒ】们能源结【jié】构发展趋势就是发展【zhǎn】可再【zài】生的【de】清洁、低【dī】碳【tàn】的能源。
这是我们国家截止2017年统计出来的【de】新【xīn】能源，刚才说的是可再生【shēng】能源里面含有水能【néng】，统计出【chū】来【lái】2017年新能源发展累计装机【jī】仅仅是风【fēng】电和【hé】光【guāng】伏【fú】，截止【zhǐ】2017年我们国家风电和光伏总装机容量占到全【quán】国电源总装机17%，尤【yóu】其【qí】是“十三五”头两【liǎng】年，也【yě】就【jiù】是【shì】2016年以来【lái】的连【lián】续两年，我们国家风电和【hé】光伏【fú】新【xīn】增装机首次超过了火电新增【zēng】装机。
新能源【yuán】发电量占比持【chí】续走高，持续走高同时带【dài】来了一个问题【tí】，由于我们国家【jiā】的电力结构【gòu】70%以煤电为【wéi】主，煤电的【de】调峰能力有【yǒu】一定【dìng】限制，所以带来我们国家比【bǐ】较严【yán】重的【de】弃风、弃光的现象。可【kě】以看到虽然【rán】新能源【yuán】发电现在装机已经达到了17%，但是新能【néng】源【yuán】在2017年发【fā】电【diàn】量只【zhī】占【zhàn】总【zǒng】发电量的6.6%，可以【yǐ】看出来年利用小【xiǎo】时风电和光伏比较低。
右下角这张图是2017年我们国家电源【yuán】结构【gòu】，可以看出【chū】来火电占【zhàn】了62%，依【yī】然是【shì】比【bǐ】重【chóng】最大的一种能源形式【shì】，水电是19%，风【fēng】电和光伏加在一起【qǐ】是17%，还有一些核【hé】电，光【guāng】热【rè】装机比较小，可能不太能够显出它的【de】重【chóng】要性。
因为大力发展【zhǎn】了风【fēng】电和光【guāng】伏【fú】以后，同时水电、气电一【yī】些调峰比【bǐ】较灵活的【de】电【diàn】源形式容量占【zhàn】比比较小带来了弃风【fēng】弃光【guāng】问【wèn】题的严重性，同时造成弃【qì】电还【hái】有一个【gè】重要的原因就是，从这张图上可以看到我们【men】国【guó】家的资源条件【jiàn】，我【wǒ】们可以看得【dé】到绿色部分是我们国【guó】家【jiā】风能、水能和太阳能比【bǐ】较富【fù】集的地区，基本上分布在【zài】西部和北部【bù】，我们国家的负荷重【chóng】心是在【zài】中东部，也就是经济发达地区【qū】。
新能【néng】源发展的初期时候肯定是在【zài】资源最好的地方【fāng】发展，也就是说在【zài】西北部【bù】集约型的【de】发展，同【tóng】时带来了【le】比较【jiào】严重的弃风、弃光【guāng】。紧接【jiē】着进【jìn】入【rù】发【fā】展阶段的时候重心移到了中【zhōng】东部，进行【háng】了分布式能源的开发。但是【shì】因为中东部【bù】的资源【yuán】其【qí】实有限，包【bāo】括风能、水【shuǐ】能和太阳能，所以【yǐ】大规模的大基地的新能源风电和【hé】光伏的开发一【yī】定【dìng】是在我们的西北部地区。
西【xī】北部地区资源【yuán】丰富，但【dàn】是负荷又比较低【dī】，无【wú】法就地消纳【nà】，所【suǒ】以就造成了就地消纳不能够满足要求【qiú】就造成了【le】弃【qì】，就要外送。由于我【wǒ】们【men】资源【yuán】与负荷分配地域不均衡性，造【zào】成现在国家的西电【diàn】东【dōng】送，南【nán】电北供【gòng】的电力发展基本【běn】格局。那么外【wài】送电源仅靠风电、光伏电【diàn】源组成，由于他的可调能力差、仅有【yǒu】电量效应而无电【diàn】力效【xiào】应，不【bú】能【néng】作为外送通道的支撑【chēng】电源，由此【cǐ】也就【jiù】催生出我们要【yào】进【jìn】行多种能源互补的外送通道的电源组成结构。
我们这些特高压【yā】外送通道从青海、甘肃、新疆【jiāng】向中东【dōng】部地区【qū】送电的【de】时【shí】候【hòu】，出现了一个基荷电源选择问题，常规用【yòng】煤电作为【wéi】基荷【hé】电源，作为主力电源外送通道里【lǐ】面。酒湖直流当时要【yào】新建【jiàn】四台100万的燃煤机组，网【wǎng】间调【diào】度【dù】200万【wàn】的燃煤【méi】机组，这样作为主力【lì】电源搭载风电、光【guāng】伏【fú】等可再【zài】生能源外送，就是酒泉的【de】新能源基【jī】地的风电和【hé】光伏的外【wài】送。因为是2017年去年【nián】投运，截止到目前【qián】为止，这条外【wài】送通道【dào】的【de】设计能力是【shì】800万千瓦【wǎ】，截止目前仅仅能够送到200万千瓦。
这【zhè】里面有很多【duō】问题，一个【gè】是风电【diàn】机组暂态压升不【bú】能满足现在直流换向失【shī】败【bài】以后【hòu】造成【chéng】的电【diàn】压抬升。还有一个问【wèn】题是河西走廊网架瓶颈使【shǐ】送出受限，整个河西地区的网间【jiān】调度还不【bú】是能够支撑酒湖直流送电的可靠性。经【jīng】过一【yī】系【xì】列的改造，预【yù】计到2020年能达到400万，也就是这个时【shí】候【hòu】依然不【bú】能达到线路送出【chū】的设计能力。还有一个原【yuán】因就是除【chú】了刚才我说【shuō】的那两条原因，还有【yǒu】一条【tiáo】是我【wǒ】们现【xiàn】在的煤电的停【tíng】建和【hé】缓建。四【sì】台100万机组，新建的两台，还【hái】有缓建【jiàn】的两台，后【hòu】面【miàn】缓建【jiàn】的这两台还不知道什【shí】么时候能建，这时候搭载的主力电源就会缺失。
光热电站在【zài】这【zhè】里面是否可【kě】以起到这样一个【gè】作用，这【zhè】也是我们【men】讨论【lùn】不同的能源【yuán】形【xíng】式【shì】之间优势互补的一个比较重要的原因。
这是我们国家随着可【kě】再生能【néng】源的发展出现的【de】一系列的【de】问题，我【wǒ】们国家【jiā】能源局综合司2016年【nián】就【jiù】提出来了一种新型【xíng】的能【néng】源【yuán】开发模【mó】式，关于申报多能互补集【jí】成优化示范【fàn】工程的【de】一个通【tōng】知【zhī】，2017年【nián】国【guó】家能源局公布【bù】首批的多能互补示范项目，一共【gòng】有23个项目，其中有6个项目我们有幸参与了。
第二，多能互补系统的含义。
整个电力系统结构决定了【le】我们电力系统一【yī】边有电源，中间有电【diàn】网，另外【wài】一侧是需求侧，也就是【shì】负荷侧，多能互补因为这样【yàng】的电力系统结构可以分成【chéng】两种类【lèi】型，一【yī】种是在供给【gěi】侧，供【gòng】给侧就是电【diàn】源侧，风【fēng】、光、水【shuǐ】、火、储【chǔ】，各种电源形式的多能优【yōu】势【shì】互补【bǔ】。另外一【yī】种是【shì】终端，在用【yòng】能【néng】侧，用水、用电【diàn】、用【yòng】气，热电冷气等【děng】等【děng】的一些能源阶梯化利用【yòng】，这样【yàng】子可以提高我们能源的能耗水平【píng】，也就是【shì】可以使【shǐ】我们国【guó】家的【de】单位GDP的能耗水平进一步的降低，这是两种类型的多能互补形式【shì】。
说【shuō】到多能互补的要素，我们知道多能互补【bǔ】有源、有网、有荷，怎么把这些东【dōng】西【xī】串联起来，耦【ǒu】合起来，把这【zhè】些东西集成起【qǐ】来那就需【xū】要储，储能【néng】是可【kě】以把各种电【diàn】源【yuán】耦合【hé】起来，或者把各种负荷耦合起来【lái】，而且电【diàn】网侧【cè】也可【kě】以加一些储【chǔ】能作为调峰作【zuò】用的工【gōng】具。
多能互补集成【chéng】系统里面技【jì】术发【fā】展趋势【shì】，这里面我说【shuō】的【de】是电源侧，在电源侧【cè】多能互【hù】补技术【shù】发展【zhǎn】趋【qū】势，主要【yào】是如何来配比各种电源类型的容量，也就【jiù】是说风光水火储要进行【háng】优化【huà】，模拟计【jì】算出【chū】模型，这【zhè】样搭配出一个更合【hé】理的、更优的多【duō】能互补的模【mó】型。还有一个比【bǐ】较重要的，整个多能互补系统里面优【yōu】化调度和控制技术【shù】，这是目前为止我们亟待解决【jué】和发【fā】展的【de】一个【gè】技术发展方向。
第三，光热电站在多能互补系统中的作用。
今天早上包【bāo】括下午一直在说光热电站的调峰作【zuò】用，光热电【diàn】站恰【qià】恰是因为它【tā】有【yǒu】了储热系统，具【jù】备这【zhè】样的调峰能力，所【suǒ】以光热发电可以在我【wǒ】们多能互补系统里面【miàn】起到【dào】一【yī】个主【zhǔ】力电【diàn】源的身份。
这张图有很多【duō】嘉宾都【dōu】在分享【xiǎng】，这是我们根据DNI值模拟出来的一个塔【tǎ】式熔盐的出力特性，包括储热量和光学效率等，可以【yǐ】看到黑虚线【xiàn】是储罐的【de】储热【rè】容量，其实在没【méi】有储满的时候完全可以进行【háng】调【diào】峰，储满以后进【jìn】行调峰可能就弃光了，这【zhè】是【shì】今天下午一直在说的问题。光热电站可以根据【jù】不【bú】同的【de】系统运行情【qíng】况【kuàng】，可以进行降出【chū】力调峰，这是没有【yǒu】任何问题的，同时启停调【diào】峰【fēng】成本比【bǐ】较低【dī】，仅仅【jǐn】消耗一些电量，有一些【xiē】天然气的气【qì】量，同时还可以进【jìn】行平移调峰，削峰填【tián】谷，光伏大【dà】发的时候储起来，这【zhè】样进行【háng】一个【gè】平【píng】移调峰。
多能互补系【xì】统里面不【bú】仅仅【jǐn】局【jú】限于光热，整个【gè】多能互补系统起耦【ǒu】合作用的储能系统，现在常见【jiàn】的【de】储能系统有机械【xiè】类和电化学类的储能，在【zài】我【wǒ】们国家【jiā】储能系统占比比较【jiào】高的是抽水蓄能，虽然它具【jù】有调节容量比较大，调节速度比较快【kuài】，这【zhè】是【shì】一个优势，同时【shí】它又【yòu】受【shòu】地域和径流量的影响，不是我们【men】想在哪里【lǐ】建就可以建【jiàn】的。
电化学储能，这【zhè】几年发展势头【tóu】还是比较快的。这【zhè】里面电化学储【chǔ】能有两种类型，一种可以作【zuò】为功率型的【de】电【diàn】池【chí】，这样子它有【yǒu】两个作用，一个可以放在光伏【fú】或【huò】者风电的电源【yuán】点，可以使我【wǒ】光伏和风电的【de】出力曲线【xiàn】进行平滑，这样子可以更【gèng】好的【de】适应调【diào】度对我的出力电能质量的要求。还有一个就是可以【yǐ】削峰填谷，放在电网【wǎng】也【yě】好【hǎo】，放在电【diàn】源点也好【hǎo】，可以吸纳一部分的【de】弃电。但是电池一个是目前【qián】成【chéng】本比【bǐ】较高【gāo】，再一个可能五到七年要【yào】更换【huàn】一次，这【zhè】样【yàng】大规模的被【bèi】我们电站淘汰掉的电池【chí】将来怎么回收【shōu】利用，这将来【lái】也是一个比较【jiào】严【yán】重的问题。
压缩空气【qì】储【chǔ】能，目前压缩空气【qì】储能一个是【shì】成本造【zào】价【jià】问题【tí】，而且并没有大规模、大容量的应【yīng】用，仅仅是一【yī】些实验室，或者是【shì】一些示范电站【zhàn】小容【róng】量的应用【yòng】，应用【yòng】不是很成熟【shú】。光热电站储能系统，早上大家介绍了很多，目前为止主要的储能【néng】系【xì】统依然是熔盐【yán】储能【néng】系【xì】统。
从【cóng】电源测研究多种电源互【hù】补形式，这【zhè】是一个实际【jì】案例，目【mù】标是可以使多【duō】种能源组合的【de】出力对电网造成调峰压力【lì】最小【xiǎo】的一【yī】条曲线【xiàn】，从网端看，我认为它就是一个比较好的同步【bù】机的电源出力。这里面【miàn】要做优化的时候【hòu】可能有【yǒu】一【yī】些考虑。
首【shǒu】先【xiān】如果光热【rè】电站不作为调【diào】峰【fēng】机组【zǔ】，仅仅作为单一电源，那我们的储能容量、储能时长都是按照度电成本最优【yōu】来控制的。但是这样【yàng】不能发【fā】挥【huī】光热电【diàn】站在多【duō】能【néng】互补中的优势。
如果光热电站作为调峰【fēng】电源，在【zài】多【duō】能互补系统里进行应用，我们【men】可能不仅仅考虑单一【yī】的某一个【gè】电源，我们要【yào】从【cóng】整个系统，也就【jiù】是说从整个【gè】风电、光伏，整个系【xì】统里所有电源的【de】角度整体来考【kǎo】虑我们这个电【diàn】站的经济性【xìng】，当然是在保证我【wǒ】们技术【shù】可靠、安全运行的前提下，我【wǒ】们【men】要【yào】根据当地的资源情况，比【bǐ】如说【shuō】我现【xiàn】在是风【fēng】电光伏+光【guāng】热+电储能，我们就【jiù】要搜集这个地区同时段、同时刻风【fēng】资源，还【hái】要有总辐射资源，DNI等，把【bǎ】同时刻资源收集【jí】起【qǐ】来这样【yàng】才可以知道所【suǒ】有电源在同一【yī】时刻每一【yī】年8760个小【xiǎo】时的出力，这【zhè】样【yàng】子就知道在电源耦合上【shàng】我们最后会耦合【hé】出什么样的出【chū】力。同【tóng】时【shí】还要考【kǎo】虑【lǜ】负荷的【de】情况，负荷【hé】对我的要求是【shì】什么样子，这样子综合考虑【lǜ】才可以出【chū】来整个多能互补系统里【lǐ】面【miàn】各个电源的容量配比。
各个【gè】电源容【róng】量配比，在考虑技【jì】术的前提下还要考【kǎo】虑经【jīng】济性，目【mù】前还有两种方式【shì】，一种是按照【zhào】风电、光伏、光热现行【háng】的【de】标杆电价来【lái】做，我们知道光热电价比较高，风电和光伏电【diàn】价【jià】可能略微低【dī】一【yī】些，这样会整体考虑一个收益【yì】，就是满【mǎn】足技术【shù】可行【háng】的情况下，以这样【yàng】的经济模型我【wǒ】们去配【pèi】我们的【de】风电【diàn】、光伏【fú】和光热的【de】容量。还有【yǒu】一种是我整个多能互补基地看成一个整体，做出一个综合电【diàn】价来，这样才【cái】能真【zhēn】正体【tǐ】现【xiàn】出我的综合能源供应的这么一个【gè】理念。这个时候可【kě】能在储热容量优【yōu】化【huà】上就有【yǒu】一【yī】个想法，因【yīn】为我们知【zhī】道光热【rè】电站整个集热系统投资占【zhàn】比比较高，我在满【mǎn】足【zú】多能互补的电源出力【lì】要求基础上【shàng】，我们尽量的减少镜场的投【tóu】资，这样子可【kě】以降【jiàng】低整个多能互【hù】补项目整体投资。然后【hòu】把【bǎ】一部分的光伏风电加大，把我的储【chǔ】能系统加大，这样我【wǒ】依【yī】然可【kě】以满【mǎn】足电网对我出力的要求，但同时又降【jiàng】低【dī】了【le】总投资，也【yě】就是说我降低了度电成本【běn】。
因为随【suí】着我们国家风电和光伏现在都是【shì】接近于平价上网的大趋【qū】势上，光【guāng】热也有电【diàn】价退【tuì】坡的趋势，所【suǒ】以【yǐ】我觉得综合【hé】电【diàn】价这种经济模型更适合于将来我们多能互补系统【tǒng】的【de】经济【jì】评价的【de】模型。
这【zhè】是【shì】某【mǒu】一个【gè】项目多能【néng】互补【bǔ】一周运【yùn】行【háng】模拟示意图，可以看【kàn】到整个系统里面【miàn】，这一周的系统，风、光模拟以【yǐ】后，这个弃电，只有一部分【fèn】弃风【fēng】，光伏光热经过储能系统的能量搬移以后，只有一部分弃风【fēng】，弃风量非常小，不可【kě】能满足无弃【qì】风，如果无弃风我的储【chǔ】热【rè】系【xì】统可能会配【pèi】的更大，这样是【shì】不【bú】经济的。
谢谢大家。
