孙锐：新能源基地中光热发电的作用及开发方式探讨

在由国家太阳能光热产业技术创新战略联盟、中国工程热物理学会、中国可再生能源学会、中国电机工程学会、首航高科能源技术股份有限公司共同主办的“2022中国太阳能热发电大会”上，电力规划设计总院高级顾问、全国工程设计大师、国家光热联盟专家委员会副主任委员孙锐应邀对《新能源基地中光热发电的作用及开发方式探讨》进行了分享。他从光热发电的现状及主要问题、在新能源基地中的作用以及新能源基地中光热发电的开发方式进行了全面分析，呼吁“要使光热发电在新能源基地中更好地发挥作用，解决上网电价的传导机制问题是当务之急。”

孙锐大师作大会报告

【资料图】

报告主要内容分享如下：

一、光热发电的现状及主要问题

1.1 政策环境及发展现状

◎截至2021年底，我国已建成投运的50MW及以上容量的光热发电项目9个，装机容量为550MW，为光热发电的后续发展奠定了坚实的基础，积累了丰富的经验。其中8个项目享受了国家的电价补贴，上网电价为1.15元/kWh。

◎2020年初，财政部联合相关部门发布的《关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见》中明确：2021年12月31日以后新增的光热发电项目不再纳入中央财政补贴范围。国家发改委发布的《国家发展改革委关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》明确：2021年起，新核准的光热发电项目上网电价由当地省级价格主管部门制定，上网电价高于当地燃煤发电基准价的，基准价以内的部分由电网企业结算。由此，光热发电陷入了发展的困境，产业链的生存岌岌可危。

◎2021年2月25日《国家发展改革委国家能源局关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》对外发布；随后，国家能源局发布了《关于报送“十四五”电力源网荷储一体化和多能互补工作方案的通知》。文中明确：充分发挥流域梯级水电站、具有较强调节性能水电站、储热型光热电站、储能设施的调节能力，汇集新能源电力，积极推动“风光储”一体化。

◎2022年3月22日，国家发展改革委、国家能源局联合发布的《“十四五”现代能源体系规划》中明确：“因地制宜建设天然气调峰电站和发展储热型太阳能热发电，推动气电、太阳能热发电与风电、光伏发电融合发展、联合运行。”

◎目前，正在开展新能源基地的建设中包含的光热发电项目29个，总装机容量达到3.3GW，均采用多能互补一体化项目的模式。

1.2 新能源基地中光热发电存在的主要问题

（1）在缺乏光热发电上网电价传导机制的情况下，采用光伏、风电、光热打捆的多能互补一体化项目方式，通过风电和光伏发电的利润空间来弥补光热发电的亏损。这样的开发模式对缓解光热发电产业链生存危机产生了积极作用，不失为一项权宜之策，但并没有解决阻碍光热发电发展的根本问题。

（2）目前国内开展的新能源基地的建设模式，基本上沿用了多能互补一体化项目的模式，将新能源基地分解为若干个多能互补一体化建设项目。一体化项目中的光伏、风电与储能和光热发电的容量配比，也是根据目前的上网电价、按照满足投资方的最低收益要求确定的。并没有以输出电力的优良品质为目标，开展深入的系统研究，致使新能源基地输出的电力品质无法得到保证。

（3）在多能互补一体化项目中，光热发电按照当地燃煤发电的基准电价上网是亏算的，需要通过风电和光伏发电的润空间来弥补。因此，投资方为了达到合理的投资收益，只能大幅削减光热发电的投资，集热系统的容量大幅度缩减，导致光热发电机组的发电量和灵活调节功能大打折扣，丧失了长时储能的技术优势（很多光热发电机组的年利用小时数仅为1300小时，扣除检修25天后的全年日平均利用小时数仅3.8小时）。

光热发电系统的配置

二、光热发电在新能源基地中的作用

2.1电力系统面临的挑战与对策

（1）要实现碳中和目标，根据相关的预测，2060年我国风电和太阳能发电的装机容量占比要超过80%。

（2）光伏发电和风电的出力具有随机性、波动性和间歇性，随着容量占比的不断增大，电力系统供电的可靠性不断下降；随着火电装机容量的下降，系统的转动惯量越来越小，对电力系统安全性的不利影响越来越大；具有同步发电机功率输出特性的灵活调节电源容量占比不断下降，系统的电力平衡难以保证。因此，构建新型电力系统的任务十分艰巨。

（3）为满足电力系统安全稳定供电的需要，储能将会与电源、电网、负荷并列，成为新型电力系统不可或缺的第四要素。不同的储能方式具有不同的技术特性，在电力系统中各自会发挥不同的作用。

（4）具有同步发电机功率输出特性的低碳灵活调节电源是新型电力系统不可或缺的重要支撑。

2.2光热发电在新能源基地中的作用

（1）零散的多能互补一体化项目并入地方电网，系统调节依赖于已有的煤电机组等调节电源；新能源基地要立足于外送100%新能源电力，尽管也与地方电网相连，但要自己解决储能和调节的问题，这样才能够起到“先立后破”的示范作用。

电网侧储能的主要作用

（2）新能源基地中如果没有生物质发电，则光热发电是唯一可以连续稳定24小时发电的电源，它可以发挥调峰、调频、提供转动惯量和旋转备用的功能。如果利用抽水蓄能或压缩空气储能替代光热发电的功能，则需要多台机组接力运行，其装机容量是光热发电的2～3倍，大幅度提高了新能源基地的发电成本。

（3）在极端气象条件下，风电和光伏发电受阻、储能电站无能可储的情况下，光热发电机组可以利用天然气发电，保证有一定功率的电力输出，与建设天然气发电机组相比，仅需要在光热电站中增设天然气加热熔盐系统，备用成本低。

三、新能源基地中光热发电的开发方式

3.1 新能源基地的系统研究

新能源基地的规划和建设，要立足于外送100%新能源电力，并自己解决储能和调节的问题，必须做好系统研究工作，其主要工作要点如下：

（1）根据受电地区的负荷特性，研究确定特高压输电通道的输电功率曲线（包括不同季节的日输电曲线、年输电量）；

（2）模拟不同季节、不同气象条件下各电源的发电功率特性，研究确定风电和光伏的配比；

（3）根据日输电曲线和最低的保障功率要求，研究确定光热发电及各种储能系统的功能和装机容量；

（4）根据极端气象条件下的输电功率要求，确定利用备用燃料系统的规模。

多能互补一体化项目中各种电源与储能的配置

3.2光热发电的设计要点和开发方式

◎光热发电项目必须根据新能源基地系统研究确定的功能定位和技术要求进行设计，其主要的设计要点如下：

（1）按照连续24小时发电的功能要求，配置聚光集热系统和储热系统的容量。有日照条件下机组的日利用小时数大小于10小时（5小时满功率运行，19小时低功率旋转备用）；

（2）光热发电机组的年出力曲线尽可能平缓，集热系统与发电系统解耦；

（3）设置电加热系统，以便在无光、有风的气象条件下，利用风电储热，在光伏弃光的情况下利用光伏储热；

（4）设置天然气熔盐加热系统，以便在连续2天以上无光、无风的极端气象条件下，机组仍然可以提供电力并发挥调节作用。

◎以上网电价为标的、采用竞价招标方式选择电源开发商是大势所趋，关键是要把机组的功能要求在招标文件中细化清楚。对于新能源基地中的各种类电源和储能项目，在完成系统研究后，可以分类别进行竞价招标。特别是对于光热发电和储能项目，在缺乏上网电价传导机制的情况下，通过竞价招标，确定上网电价和开发商，更是当务之急。

◎建立光热发电上网电价的传导机制是采用竞价招标下的先决条件；建立长期购电合同约束机制，是实施竞价招标的法律保障。

四、总结

◎建设新能源基地，要立足于对外输送100%的新能源电力，不依赖于现有系统中的调节资源，需要深入做好系统研究工作。

◎光热发电在新能源基地中将发挥重要的支撑作用，要根据新能源基地的功能要求，合理配置光热发电的各个系统。

◎要使光热发电在新能源基地中更好地发挥作用，解决上网电价的传导机制问题是当务之急。

◎通过竞价招标方式确定上网电价和开发商，有利于促光热发电的技术进步，降低光热发电成本，同时可为相关企业参与国际竞争积累经验。