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能源環境新聞

光伏與光熱是時候開始合作了?“十四五”光伏產業何處挖潛?

星之球科技 來源:中國科學報2019-12-19 我要評論(0 )   

一個(ge) 綠色、穩定、靈活的新型電網,何時才能實現?一個(ge) 完全依賴可再生能源的新時代,何時才會(hui) 到來?瓶 頸可再生能源的從(cong) 業(ye) 者們(men) 寄希

一個(ge) 綠色、穩定、靈活的新型電網,何時才能實現?一個(ge) 完全依賴可再生能源的新時代,何時才會(hui) 到來?

瓶 頸

可再生能源的從(cong) 業(ye) 者們(men) 寄希望於(yu) 大規模開發風電、光伏,以實現這一人類共同願景,但事實是,即便風電光伏開始全麵平價(jia) ,甚至在看得見的未來低於(yu) 燃煤發電的成本,如果沒有靈活的可調電源予以支撐,新能源全麵取代化石能源仍將遠不可及。

當前,我國的能源“十四五”發展規劃正在前期編製中,在風電光伏全麵平價(jia) 的後補貼時代,並不意味著其將因此迎來無上限的增長,風電光伏的波動性決(jue) 定了,其必須依靠可調機組才能為(wei) 用戶提供穩定的電能,敞口發展將帶來極大的電力係統風險。

國家發改委能源研究所研究員時璟麗(li) 認為(wei) ,在後補貼時代,新建項目需要具備並網消納條件,或者說,電網的消納能力是光伏新增項目的前置條件。如何提升電網消納可再生能源的能力?從(cong) 技術層麵來講,需要依賴特高壓輸電等電網技術以及發展電網友好型的可再生能源。

再進一步,在“十四五”期間,電力體(ti) 製改革將快速走向深水區,風電光伏將逐步開始參與(yu) 電力市場化交易。整個(ge) 電力市場的形態將發生極大變化,對於(yu) 風電光伏這類波動性電源如何參與(yu) 電力市場,如何適應新時代的要求,是當前風電和光伏行業(ye) 從(cong) 業(ye) 者必須開始考慮的現實問題。

這在很大程度上意味著,電網友好型可再生能源的時代將同步來臨(lin) 。通過智能電網、儲(chu) 能技術、可調電源等形成互補性的、可持續性的綜合能源係統,在未來的電力市場才真正具備市場化交易的競爭(zheng) 力。這是解決(jue) 未來可再生能源高比例發展麵臨(lin) 的瓶頸問題的可行方案。

實 踐

多能互補正是這種綜合性能源係統的一個(ge) 很好例證。已經建成的魯能海西格爾木多能互補集成優(you) 化示範工程即是一個(ge) 集成了200MW光伏項目、400MW風電項目、50MW光熱項目及50MW電池儲(chu) 能係統的混合電站,2019年9月19日,其中的50MW塔式光熱發電項目一次並網成功,標誌著這一多能互補集成優(you) 化示範工程全部建成並網。

該電站的示範效益對未來新能源的開發規劃具有很大的現實指導意義(yi) 。

2016年7月,國家發改委和國家能源局聯合下發的《關(guan) 於(yu) 推進多能互補集成優(you) 化示範工程建設的實施意見》就指出,建設多能互補集成優(you) 化示範工程對於(yu) 建設清潔低碳、安全高效的現代能源體(ti) 係具有重要的現實意義(yi) 和深遠的戰略意義(yi) 。

2017年,國家能源局公布了首批23個(ge) 多能互補集成優(you) 化示範工程名單,其中魯能海西格爾木多能互補集成優(you) 化示範工程是其中集合能源種類最豐(feng) 富的工程之一,在電價(jia) 不明的不利條件下,這也是目前唯一一個(ge) 建成的集合了風、光、熱、儲(chu) 的多能互補示範工程。

該項目將風電、光伏、光熱和儲(chu) 能結合起來,形成風、光、熱、儲(chu) 多種能源的優(you) 化組合,以有效解決(jue) 用電高峰期和低穀期電力輸出的不平衡問題,提高能源利用效率,優(you) 化新能源電力品質,增強電力輸出功率的穩定性,提升電力係統消納風電、光伏發電等間歇性可再生能源的能力和綜合效益。通過采用聯合調度技術,可有效減輕電網調峰壓力,大幅提高上網比例。

雖然多能互補當前仍麵臨(lin) 諸多問題亟待解決(jue) ,亟需建立配套的電力調度及市場交易機製,提高風光水火儲(chu) 多能互補係統的運行水平,以及明確多能互補項目的電價(jia) 政策等。但這些都是機製上的問題,從(cong) 技術和經濟角度來看,推動多能互補的綜合性可再生能源項目開發仍是未來的一大趨勢。

合 作

一個(ge) 綜合性能源係統的開發,相較於(yu) 開發一個(ge) 單獨的風電場、光伏電站,在未來的電力市場中都更具競爭(zheng) 優(you) 勢。

在認同了這一理念的基礎上,傳(chuan) 統的光伏項目開發商,需要考慮將何種能源品類進行多能互補開發,才更具經濟性和競爭(zheng) 力。

魯能海西多能互補示範項目集合了風電、光伏、電池儲(chu) 能、光熱發電四種技術路線,其實際運行效果將為(wei) 此提供重要參考。

光熱發電電力輸出穩定、可靠、調節靈活的特點在當前尚未引起國內(nei) 光伏行業(ye) 的關(guan) 注和重視,而在海外的迪拜、摩洛哥、智利等國,光伏和光熱配套規劃開發已經成為(wei) 一種普遍的開發模式。

那麽(me) ,問題來了。

同樣的10億(yi) 元投資,是建設光伏電站+一定比例的電池儲(chu) 能係統?還是建設光伏電站+光熱電站的混合電站?抑或是建設光伏+光熱+電池儲(chu) 能的多元係統?

哪種配比能夠實現最佳的綜合能源係統效益?實現更大比例的上網、更穩定可靠的電能輸出、更經濟的成本?

電力規劃設計總院的研究表明,光熱發電與(yu) 光伏發電相比,在同容量裝機規模下,光熱發電的年發電量約是光伏發電的2.5倍;光伏發電要提供可靠的電力,必須配置儲(chu) 能6小時以上的儲(chu) 能電站;在年發電量相同的情況下,光伏發電+電池儲(chu) 能電站的上網電價(jia) 是光熱上網電價(jia) 的1.18倍。

但這隻是證明光熱發電價(jia) 值的一個(ge) 基礎數據。

要回答這個(ge) 問題,需要光伏和光熱發電的業(ye) 內(nei) 人士,坐在一起認真地聊聊這個(ge) 話題了。

可以確定的是,在未來的電力市場競爭(zheng) 中,光伏與(yu) 光熱的合作是極為(wei) 值得探討的一個(ge) 高價(jia) 值話題。而當前,首先需要實現第一步的跨界融合。

長期以來,光伏和光熱兩(liang) 個(ge) 行業(ye) 彼此的交集甚少,打通兩(liang) 個(ge) 行業(ye) 之間的溝通屏障,更深入地了解對方的所思所想,探尋融合發展的可能性,極為(wei) 必要。

“十四五”規劃不能隻關(guan) 注分布式光伏,西部還有大量的集中電站。分布、集中一定是並舉(ju) 的,不能因為(wei) 分布式忽略了集中式發展。另外,“十四五”還要進一步研究如何更快地融入電力市場。

“十三五”臨(lin) 近收官,我國光伏產(chan) 業(ye) 也在最後關(guan) 頭走出了政策調整的低迷期,逐漸邁入平價(jia) 上網時代。不過,隨之而來的卻是國內(nei) 裝機規模進一步下降,截至10月份國內(nei) 裝機規模隻有17.5吉瓦。

與(yu) 需求端的萎靡不振形成鮮明對比的是,光伏產(chan) 業(ye) 在製造端上不斷取得質和量的雙重突破。2019年光伏產(chan) 品對外出口呈井噴之勢,達到近6年來的新高,在彌補了國內(nei) 裝機規模下降之餘(yu) ,也把光伏產(chan) 業(ye) 帶向新的高度。

大規模出口的背後,是全球光伏市場的迅速增長。國家發展改革委能源研究所可再生能源發展中心副主任陶冶預計,“十四五”期間光伏發電經濟性有望實現突破,到“十四五”末期,光伏有望成為(wei) 生產(chan) 成本最低的可再生能源電力技術。

在平價(jia) 上網的主旋律下,“十四五”期間,我國光伏產(chan) 業(ye) 如何進一步挖掘潛力,迸發出新的生機與(yu) 活力?

“十三五”自我蛻變

經曆了2017年的高速發展,以及2018年的政策刹車,我國光伏產(chan) 業(ye) 在2019年不可避免地進入了轉型調整階段。

今年,光伏新增裝機就出現了“斷崖式”下滑。今年第三季度,光伏發電新增裝機僅(jin) 為(wei) 459萬(wan) 千瓦,不及第一、二季度520萬(wan) 千瓦、620萬(wan) 千瓦的裝機水平。不僅(jin) 如此,與(yu) 2018年和2017年同期的1024萬(wan) 千瓦和1860萬(wan) 千瓦相比,分別下滑55.2%和75.3%。

從(cong) “快速擴大”到“穩步增長”再到如今的“同比腰斬”,光伏裝機雖然出現了過山車式的波動,但從(cong) 國家能源局最新統計數據來看,我國光伏產(chan) 業(ye) 已經提前實現“十三五”規劃的目標。

數據顯示,截至今年9月底,全國光伏發電累計裝機1.9019億(yi) 千瓦,其中分布式光伏發電裝機5870萬(wan) 千瓦。這一數據相比《可再生能源發展“十三五”規劃》中明確提到的“到 2020 年底,全國太陽能發電並網裝機確保實現1.1億(yi) 千瓦以上”的目標,整整提高了72.9%。

而從(cong) 地方層麵來講,據不完全統計,山東(dong) 、江蘇、浙江、安徽等十餘(yu) 省份也已經在今年9月底完成了“十三五”相關(guan) 能源規劃中明確的到2020年光伏裝機量規模目標。

與(yu) 此同時,今年最大的特點是,海外市場的加速崛起為(wei) 中國光伏企業(ye) 提供了市場,光伏產(chan) 品出海成為(wei) 企業(ye) 的一條“哥倫(lun) 布航線”。

據統計,2019年前三季度我國光伏產(chan) 品出口量創曆史新高,出口總額為(wei) 162.2億(yi) 美元,同比增長32.8%,超過2018年全年出口總額。同時,光伏組件出口額大幅增長,增幅達到41.8%,出口量達到53吉瓦,同比增長80%。

“光伏產(chan) 業(ye) 鏈分為(wei) 製造端和應用端,今年這兩(liang) 端形勢截然不同。應用端今年前三季度出現了超過50%的下降;反觀製造端,多晶矽料、矽片、電池片、組件,最低的增長幅度超過了30%。”近日,中國光伏行業(ye) 協會(hui) 副理事長兼秘書(shu) 長王勃華在第四屆中國光伏產(chan) 業(ye) 論壇上指出,今年我國光伏組件出口預計在60吉瓦左右,對應出口額近200億(yi) 美元。通過科技創新大幅降低成本,我國光伏產(chan) 品的國際競爭(zheng) 力和國際市場占有率大增。

“目前,中國光伏行業(ye) 已經成長為(wei) 具有國際競爭(zheng) 力的、拖不垮、打不爛的產(chan) 業(ye) 。”國務院原參事石定寰說。

“十四五”將多場景互補應用

進入“十四五”,光伏、風電都將進入全麵平價(jia) 時代,實現真正的無補貼發展。隆基綠能科技股份有限公司創始人兼總裁李振國表示,未來,光伏產(chan) 品價(jia) 格和成本依然會(hui) 繼續下降,但降價(jia) 速度不會(hui) 再像過去一樣飛速“腰斬”。

李振國認為(wei) ,未來不應該再過分要求電價(jia) 的降價(jia) 速度,而是應該在能源消納、電力上網以及光伏與(yu) 其他能源匹配、互補等方麵下功夫。為(wei) 迎接“十四五”的到來,諸多專(zhuan) 家也在論壇上對光伏“十四五”給予了諸多暢想,其中多能互補、多場景協作成為(wei) 大家的共識。

在石定寰看來,雖然我國光伏行業(ye) 取得了巨大進步,但在中國能源革命的路程中,仍舊缺少足夠的聲音和貢獻。目前,相當多的人還沒有把光伏和可再生能源作為(wei) 能源革命的主力軍(jun) 去弘揚、發展和壯大。

對此,石定寰表示,“十四五”期間除了大型電站的規劃,也應該加大光伏在各種應用場景的規劃。“國家應該組織重大應用工程項目,比如高速公路建設,將光伏建設統籌規劃進去,還有汙水處理光伏應用係統,可以全麵降低發電成本。”

石定寰還指出,“光伏+儲(chu) 能”的未來規劃,在港口、鐵路、公路等基建領域,也都將大有可為(wei) 。水電水利規劃設計總院新能源處研究員王爍也表示,進入平價(jia) 時代,當補貼不再是製約因素時,光伏規模目標將很大程度取決(jue) 於(yu) 消納空間。除了跨區外送通道,就地消納,利用“光伏+儲(chu) 能”“光伏+製氫”“光伏+微電網”等新模式,都可以進行深入探索。

實際上,我國“光伏+儲(chu) 能”已經從(cong) 示範走向實戰,目前以黃河水電、魯能集團、協合新能源為(wei) 首的新能源企業(ye) 已經開始進入“光伏+儲(chu) 能”的領域進行探索。國家發展改革委能源研究所研究員劉堅表示,發電側(ce) 的光儲(chu) 模式能否持續下去還要打一個(ge) 問號,相反的是,在用戶側(ce) 分布式光伏+儲(chu) 能商業(ye) 模式會(hui) 比較清晰,未來或將成為(wei) 主流。

國網能源研究院新能源與(yu) 統計研究所所長李瓊慧認為(wei) ,未來光伏不論是在邊遠地區、負荷密度高地區還是一般居民用電,都有非常大的潛力。“由於(yu) 光伏基本在任何地方都可安裝,且如今多能互補、新農(nong) 村新城鎮建設都需要能源解決(jue) 方案,在邊遠地區、農(nong) 村地區等能源短缺的地區,光伏利用空間巨大。”李瓊慧說。

不過,她同時指出,“十四五”規劃不能隻關(guan) 注分布式光伏,西部還有大量的集中電站。分布、集中一定是並舉(ju) 的,不能因為(wei) 分布式忽略了集中式發展。另外,“十四五”還要進一步研究如何更快地融入電力市場。

降本增效仍需技術發力

談到對光伏的預期,陶冶表示,整個(ge) “十四五”期間光伏裝機增長在280~300吉瓦左右,但這並不意味著光伏裝機可以按平均每年50~60吉瓦裝機計算,光伏裝機一定是一個(ge) 逐步增加的過程。

也有業(ye) 內(nei) 人士指出:“期望總是美好的,但現實很骨感,未來技術仍然是競爭(zheng) 的關(guan) 鍵。誰能最大程度降低度電成本,才能在平價(jia) 市場環境中獲得最大收益。”

“隻有最大程度實現平價(jia) 上網,才能在市場競爭(zheng) 中占據優(you) 勢地位。隻有打破‘不可能三角’,才能進一步推廣光伏發電。”在北京鑒衡認證中心副主任紀振雙看來,目前是光伏行業(ye) 自我蛻變、自我調整的絕佳機會(hui) 。下一步光伏產(chan) 業(ye) 技術研發的重點就是“高效、智能、可靠、可控”。

紀振雙認為(wei) ,應當優(you) 先考慮光伏係統提效和長效技術,站在網絡和係統高度考慮光伏發電的智能化建設,而關(guan) 鍵設備、發電單元及整個(ge) 係統運營期內(nei) 性能和受控程度,以及驗證和預測能力,都是提高技術“可控性”的基礎。

紀振雙還認為(wei) ,光伏行業(ye) 未來必然向著智能化、科技化的方向發展,少人值守、無人值守是光伏電站的大趨勢。未來,光伏行業(ye) 應當充分利用大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈、5G等智能技術,提高行業(ye) 智能化水平及質量透明度,最大程度提高用戶體(ti) 驗。

中國可再生能源學會(hui) 光伏專(zhuan) 委會(hui) 秘書(shu) 長呂芳表示,在成本繼續下探時,可能需要看封裝技術、係統技術上有沒有更多的空間。她希望源頭技術能夠標準化,讓整個(ge) 產(chan) 業(ye) 在裝配、配套材料方麵減少浪費。

陶冶認為(wei) 未來2~3年,PERC(鈍化發射極和背麵)技術仍是光伏的主流技術,HJT(異質結)、IBC(高效交叉背接觸)等技術擴產(chan) 還需要一定時間,降低成本對於(yu) 新技術來說仍是挑戰。

陶冶告訴記者,在全麵“平價(jia) ”實現之前,經濟激勵政策仍要持續完善。財政主管部門要完善補貼機製,價(jia) 格主管部門要確定好價(jia) 格機製,能源主管部門要針對補貼項目進行管理,提出消費側(ce) 約束性指標。

據他透露,明年的政策已經在研究中,會(hui) 盡快出台。未來,消納責任權重指標作用將在平價(jia) 時代更為(wei) 突出,並做循序漸進式調整,增加地方建設和使用、消費綠色清潔能源的動力。

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