IRENA(國際可再生能源機構)之前發布的《2014年可再生能源發電成本》報告指出,在世界許多地區,利用現有的各項技術,已使可再生能源發電成本達到或低于化石燃料發電的水平。對于光熱發電的擁躉們來說,IRENA發布的報告中一個有關可再生能源發電LCOE(平準化電力成本)的圖表是必須要關注的,其中顯示了去年光熱發電項目的LCOE和其2025年預測將達到的水平,這兩個LCOE的對比是令人吃驚的。
圖:IRENA發布的2014和2025年各種可再生能源技術的LCOE對比
如圖顯示,在2014年以槽式光熱電站和塔式光熱電站為主的光熱發電的LCOE相比離網風電、生物質能源和部分入網光伏項目等其它可再生能源發電技術來說依然較高,但IRENA預測到2025年光熱發電的LCOE將驟然下降。
IRENA的分析數據表明光熱發電技術的LCOE下降比例預計將超過其它任何一種可再生能源發電技術,預計其LCOE將突破至目前化石燃料發電的成本范圍。
但或許最令人注目的是IRENA認為儲熱系統將主導光熱發電技術的成本下跌。
IRENA認為,雖然目前不含儲熱系統的槽式光熱發電技術是光熱發電行業的主要選擇,同時到2025年預計其LCOE將會下降至0.15-0.2美元/KWh,但是“含儲熱系統的塔式光熱發電項目的LCOE到2025年可能下降至0.11-0.16美元/KWh。”
這個結果將使塔式光熱發電技術能夠與化石燃料發電技術和包括海上風電、并網光伏、水電和大多數形式的生物質發電等其它可再生能源發電技術進行競爭。
另外,儲熱系統也可以在一定程度上降低槽式光熱電站的LCOE,雖然相對塔式光熱電站來說影響程度要低一些。但是,值得注意的是,事實上人們認為儲熱系統會增加光熱電站投資和抬高LCOE的看法也是最近幾年才出現的,儲熱技術的快速發展將使人們對于光熱發電的看法和態度迅速轉變。
容量因子
人們對于光熱發電技術的態度改變主要是認識到增加儲熱系統的額外資本支出(cap-ex)和運維費用(op-ex)是可以轉化為提高電站容量因子的重要因素,進而可以降低電站在運行壽命期限內的LCOE。
瑞典皇家理工學院光熱發電研發工程師RafaelGuédez承認:“從投資角度來說,含儲熱系統的光熱發電項目的總體投資要比不含儲熱系統的光熱發電項目高很多。很明顯,你要增加更多的設備和儀器。但是,從LCOE角度來說,含儲熱系統的光熱電站要比不含儲熱的更低一些,因為含儲熱系統的光熱電站能夠生產更多的電能,這些電能所獲得的收益增加要超過增加儲熱系統的投資費用和運維費用。”
對于塔式光熱發電技術來說儲熱系統的作用要更明顯一些,因為儲熱系統與塔式光熱電站的集成和電站運維相對更容易一些。儲熱系統與槽式光熱電站的結合在設計方面目前存在的挑戰是:應該將熔鹽直接用于傳儲熱介質還是選擇傳統的以導熱油為傳熱介質熔鹽作為儲熱介質的技術路線。
塔式光熱發電項目開發商SolarReserve公司的首席技術官BillGould表示:“如果你必須將儲熱系統與槽式光熱電站結合起來,需要增加油鹽換熱器、熔鹽罐、熔鹽泵、儀表等設備以及安裝費用,同時整個光熱電站將形成一個很大的三角循環系統。”
BillGould補充道:“當使用熔鹽作為傳熱介質時,每MWh需要約1km左右的輸送管道。所以一個50MW的光熱電站將建設50km左右的輸送管道,而且所有管道是水平的,你要考慮這些介質的排凈問題。而且電站將會有很多的旋轉接頭和輸送軟管,而熔鹽通過很微小的縫隙就會泄漏,所以所有輸送管路都存在熔鹽泄露的潛在風險。”
塔式電站
相比槽式電站,塔式光熱電站與儲熱系統結合方面的困難要少一些。BillGould表示:“假如一個塔式光熱電站上塔的管道有200米,下塔的管道也是200米,然后再加上往返熱交換器的200多米,整個電站約有600米管道,但是所有管道幾乎都是垂直的,所以介質可以利用自身重力自動排出。”
不過很明顯儲熱系統對于任何光熱電站來說都有價值,而且它對于光熱電站LCOE下降方面的有益作用很可能還被低估了。
IRENA在《2014年可再生能源發電成本》報告中寫道:“很重要的一點是,在計算光熱電站LCOE時,我們假定所有輸出電能的價值是一樣的。然而事實并非如此,一般來說儲熱時長更長的光熱電站在捕獲峰值供電從而提高供電效益方面會更加靈活。”
舉例來說,IRENA指出當把含有儲熱系統的光熱電站與美國科羅拉多州和懷俄明州的電力系統并網之后,光熱電站比其它可提供平滑電力的發電裝置創造的價值要高26-41%。
對于光熱發電來說,這些似乎都是好消息。但IRENA的預測對于光熱發電還有一個重要的警告。
IRENA表示:“降低光熱電站的LCOE將在很大程度上決定是否能夠成功改善當前的光熱行業投資環境和長期穩定的政府支持政策的出臺,因為這是光熱發電項目得到廣泛規劃部署和吸引投資的基礎條件。”
目前,在可再生能源項目合同簽署時對于是否重視和建設儲熱系統仍然存在一些挑戰。事實上現在光熱行業業內普遍認識到了儲熱系統的重大價值,需要做的是讓其它相關領域的人們也認識到這一點。