4月25日,2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會在內蒙古呼和浩特盛大召開,浙江可勝技術股份有限公司(簡稱可勝技術)董事長兼首席科學家金建祥先生出席會議并作《光熱發電可持續發展的思考與展望》的主題演講。
圖:浙江可勝技術股份有限公司董事長兼首席科學家金建祥
金建祥表示,在過去的一兩年,光熱發電總體迎來高速發展的機會,但僅僅依靠風電和光伏的收益補貼光熱,這種方式只能是暫時的。當前在西北多個省份,例如甘肅已經采用分時上網電價,白天的7、8個小時按照低谷電價上網,那么再用光伏的收益來支持光熱發展,這條路線已然走不通了。
光熱發電要想實現真正的發展,需要提高其經濟性,使其不再成為電力投資方的累贅。這既需要政策的支持,也需要通過技術的進步、規模化的發展來降低成本,只有這樣光熱發電才能迎來健康的、持續的發展。
現階段光熱發電可持續發展面臨的主要問題——缺乏經濟性
據金建祥介紹,2023年全國電源總裝機容量29.2億千瓦,全國總發電量9.46萬億千瓦時。風電、光伏總裝機容量突破10億千瓦,約占全國發電總裝機容量的36%;但由于風電、光伏利用小時數較低,兩者總發電量占比不足16%。
圖:2023年我國電源裝機結構與發電量占比
從長遠來看,若要實現雙碳目標,必須構建以新能源為主力電源的新型電力系統,由于風電、光伏發電的利用小時數較低,風電、光伏總裝機容量將遠超最大用電負荷,同時,高比例風電、光伏并網將給電力系統帶來支撐風險上升、調峰需求凸顯、保供難度增加等系列挑戰。
圖:2020-2060年我國各類電源裝機總量變化(單位:億千瓦)
數據來源:全球能源互聯網發展合作組織
從技術角度講,光熱發電是高比例新能源電力系統的理想選擇。光熱發電是典型的有助于新能源消納的新能源,能夠提供轉動慣量和無功支撐,是極為罕見的電網友好型低碳電源,還可增配天然氣或生物質補燃系統作為保障性電源。
2023年3月,國家能源局綜合司《關于推動光熱發電規模化發展有關事項的通知》提出,力爭“十四五”期間,全國光熱發電每年新增開工規模達到300萬千瓦(3GW)左右。
金建祥表示,光熱項目的增長規劃是非常清楚的,但目前實際情況與文件的要求還是有距離的,最終能否實現規劃目標,還要看光熱有沒有經濟性,以及光熱的優勢能不能得到充分的發揮。
那么,光熱發展增速達不到要求是為何?光熱是否可以做到可持續發展?
金建祥表示,光熱發電可持續發展主要看生態、社會、經濟三個方面:
1、生態可持續:綠色低碳;
光熱發電全生命周期度電碳排放遠低于光伏電站,運營維護階段幾乎無碳排放,具有良好的生態環境效益,是絕佳的綠色低碳發電方式。
2、社會可持續:安全可靠;
光熱發電自帶大容量儲能,電力輸出穩定,調節能力強;采用交流同步發電機發電,可提供轉動慣量和無功功率,對于維持新型電力系統的頻率和電壓穩定具有重要意義。
3、經濟可持續?
光熱發電現階段度電成本較高,在當下的發電側的電價機制下,光熱發電無法實現獨立盈利,經濟回報不容樂觀。
綜合來看,光熱發電生態和社會可持續發展已無障礙,其可持續發展面臨的主要問題在于經濟方面,現階段成本較高、經濟回報不樂觀。
光熱發電外部環境分析與成本挑戰
金建祥表示,在多變形勢下,過去一年里既有對光熱發電發展有利的政策,也存在一些對光熱發電可能造成側面影響的問題。
光熱發電的外部利好因素——分時電價
目前,西北多省份執行新能源分時上網電價政策,光熱在高/尖峰時段的上網電價有了十分明顯的提升。
比如,青海省高峰時段光熱的電價上浮比例為20%,甘肅省高峰時段電價上浮比例為50%,新疆高峰時段電價上浮比例為75%,尖峰時段電價上浮比例為100%。
注:上述政策執行前,光熱上網電價分別為青海0.3247元/kWh、甘肅0.3078元/kWh、新疆0.262元/kWh。
光熱發電的外部利好因素——CCER
2023年10月,隨著中國核證自愿減排量(CCER)重啟,生態環境部發布《溫室氣體自愿減排項目方法學 并網光熱發電》。
同時,全國碳市場價格持續上漲,4月23日收盤價達99.6元/噸,隨著碳配額逐漸收緊,碳市場價格將加劇上漲。(數據來源:上海環境能源交易所)
光熱發電的外部不利因素
1)分時上網電價嚴重影響光伏的經濟性,很難再用光伏的收益補貼光熱。
金建祥表示,西北各省劃分的峰、谷、平時段后,谷時段基本覆蓋了光伏大發時段,光伏的經濟性受到極大影響。大基地項目執行分時電價政策后,很難再用光伏的收益來補貼光熱。
2)鋰電池成本快速降低,給光熱帶來威脅。
2023年,由于原料成本下降以及規模化發展帶來的新建產能釋放,鋰電池成本快速降低,因此在短時儲能當中,4個小時或6個小時以下,光熱儲能缺乏競爭力。
光熱發電可持續發展面臨的挑戰——成本挑戰
以青海德令哈、甘肅瓜州、新疆哈密三個典型站址為例,光熱裝機規模為350MW,儲能時長為10小時,總反射面積280萬方,采用雙塔一機建設方案。
據金建祥介紹,在滿足資本金內部收益率6.5%的情況下,德令哈地區光熱電站的全生命周期度電成本為0.67元/kWh,瓜州為0.75元/kWh,哈密為0.71元/kWh,在不依賴技術進步的情況下,僅通過單機規模的擴大,可使光熱度電成本得到明顯的下降。如上圖所示,度電成本和各省分時電價政策下的加權平均上網電價之間約有0.33元/kWh的差距,如果解決了這個差距,光熱發電就具備了良好的、快速發展的基礎。
金建祥表示,以西北區域為例,按照《溫室氣體自愿減排項目方法學 并網光熱發電(CCER-01-001-V01)》計算,暫且考慮0.05元/kWh的收益。綜合考慮分時電價與CCER收益,塔式光熱發電現階段成本與收益的差值約為0.28元/kWh,因此若要實現其經濟可持續,必須進一步降低成本、提升收益。
建議與展望
建議一:兩年內快速降本
金建祥指出,經測算到2026年,綜合技術優化、集采降本、運維優化、熔鹽租賃等多方面改進措施,光熱發電度電成本可下降0.13元/kWh左右,30萬千瓦以上的光熱電站度電成本可降至0.53元/kWh。
建議二:容量電價政策爭取——以煤電為例
金建祥表示,前面提到塔式光熱發電現階段成本與收益的差值約為0.28元/kWh,按照上述改進措施實現降本后,成本與收益仍有0.13~0.15元/kWh的差距。如何解決這個問題,短時間內只能靠政策支持,可考慮容量電價的可能性。
隨著我國電源結構的快速變化,煤電需向基礎保障性和系統調節性電源并重轉型。2023年11月,國家發展改革委、能源局發布《關于建立煤電容量電價機制的通知》。其目的是充分發揮煤電的支撐調節作用。用于計算容量電價的固定成本為330元/kW/年。自2026年起容量電價回收固定成本的比例不低于50%。
金建祥表示,國家給予煤電容量電價的經濟性原因有以下兩個:
1、煤電作為調節型電源時,發電小時數明顯降低,僅靠電量電價難以支撐經營;
2、用電低谷時段,煤電需要維持低負荷運行,煤耗增加,發電成本也隨之增大。
光熱容量電價政策爭取——憑什么?
光熱發電容量電價政策有沒有實現的可能性?金建祥就該問題分析表示,天然氣、煤電、抽蓄都有對應容量電價政策,三者的共同特點是年發電小時數很小且在快速下降。抽蓄年發電量在1000個小時,天然氣年發電量在幾百到1000個小時不等,煤電年發電量從早年的6000多個小時降到現在的5000個小時以下,未來隨著風光越來越多,還會不斷的下降。所以執行容量電價的原因是設備利用率在不斷下降,為了保證高峰用電,給予容量電價補貼。
按照這樣的邏輯,光熱也應該去爭取容量電價。與煤電對比,光熱發電清潔低碳、調節能力更強、建設周期短,更匹配大基地的快速發展;而且光熱發電小時數更低,在2200~2500h。當然要真正發揮光熱的調峰、調頻的作用,發電小時數總體也不能低于2200h。
光熱容量電價政策爭取——給多少?
若從保證投資回報率的角度,計算光熱發電的容量電價:
1、按單機規模350MW、儲能10小時進行配置;
2、考慮降本后,光熱度電成本降為0.53~0.62元/kWh;
3、考慮分時電價政策下,加權平均上網電價0.34~0.41元/kWh;
4、考慮約0.05元/kWh的CCER收益;
5、在資本金內部收益率6.5%時,反算需要的容量電價。
根據各省的資源條件與分時上網電價政策各不相同,現階段建議青海335元/kW/年、甘肅318元/kW/年、新疆327元/kW/年確定容量電價。與天然氣電站相比,容量電價和電量電價基本相當(303-397元/kW/年,0.43元/kWh,浙江省)。
展望一:高比例光熱/風電配比的“光熱+”方案
隨著光熱成本的快速下降,一體化項目中的光熱配比將大幅提升。到2026年,光熱與風電的配比可以提升至1 : 3,相比于現階段的配比水平,約提升了一倍多。
金建祥表示,光熱與風電1:3的配比具有一定的經濟性,光熱的配比越高,調峰性能越好,1:3的比例基本不會給電網增加額外負擔。按照現在部分地區1:9的配比,光熱雖然也具備一定調峰效果,但遠遠達不到系統的要求,電網的調峰需求仍然大幅度上升。
展望二:獨立光熱電站
金建祥表示,未來三到五年,通過快速降本和容量電價補貼,光熱電站可實現獨立盈利;三到五年后,隨著進一步降本以及電力/碳市場的擴大與完善,可以逐步取消容量電價補貼,光熱電站可不再依賴容量電價成為自帶儲能、自負盈虧的電站,這時光熱必將迎來快速的發展期。
附浙江可勝技術股份有限公司簡介:
前身為浙江中控太陽能技術有限公司,2021年7月正式更名為浙江可勝技術股份有限公司。成立于2010年,專注于塔式光熱發電與熔鹽儲能的技術研究與產業化推廣,立足自主研發,掌握具有自主知識產權的全流程核心技術與關鍵裝備,技術咨詢、裝備集成、工程服務,項目開發、投資、建設、運營。
截至目前,可勝技術已建成投運光熱項目3個,共計110MW,分別為青海中控德令哈10MW、青海中控德令哈50MW、中電建青海共和50MW。
已中標在建項目11個,共計1250MW,具體分布如下:
1、甘肅:100MW/1個
2、吉林:200MW/2個
3、青海:400MW/3個
4、新疆:550MW/5個
以青海中控德令哈50MW為例:
德令哈50MW項目運行表現——年度運行情況
德令哈50MW電站儲能時長7h,總反射面積為54.3萬m2,于2018年12月并網發電。電站設計年發電量為1.460億kWh。
2022年1月1日-2022年12月31日,年度發電量達1.464億kWh,是全球首個達產的塔式熔鹽儲能光熱電站。
2023年1月1日-2023年12月31日,年度發電量達1.524億kWh,發電量比2022年度進一步提高4.13%,連續兩年發電量超過設計值。
德令哈50MW項目運行表現——月度發電量紀錄
2024年1月1日-1月31日,電站創下月度發電量最高紀錄。月度發電量1843萬kWh,超過月度平均設計發電量626萬kWh,期間有26天發電量達成率超過100%。
2024第十一屆中國國際光熱大會暨CSPPLAZA年會4月25-26日在內蒙古呼和浩特香格里拉大酒店盛大召開,大會由CSPPLAZA光熱發電平臺聯合常州龍騰光熱科技股份有限公司共同主辦,大會主題為“在多變的形勢下實現規模化發展”,共有來自海內外約800名代表出席本屆大會。