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世界最大太阳能发电站开工 美国发布关于太阳能热发电价值的分析报告

文章来源: 上传时间:2019-12-03 浏览次数:

  一座耗资40亿美元、设计装机容量超过1000兆瓦的太阳能发电站日前在美国加利福尼亚州南部的布莱斯破土动工,预计建成。加州政府称,迄今该太阳能发电站的建设规模在世界上首屈一指。

  布莱斯太阳能发电站占地约2800公顷,建在荒漠土地上,通过庞大的凹面镜阵将太阳光转变成热能加热蒸汽,驱动涡轮机发电。发电站开发者美国太阳能托拉斯表示,该项目将分两期建设,每期工程装机容量均为500兆瓦,全部建成后产生的电能足以供75万个家庭使用。

  太阳能发电不仅依赖阳光,也要占用大量土地,而美国加州南部阳光充沛,又有很多商业价值不高的荒漠土地,适合发展太阳能发电站。此前,附近地区已建成9座小型太阳能发电站,总装机容量达354兆瓦,还有一座在建的太阳能发电站装机容量达370兆瓦。而布莱斯太阳能发电站的装机容量已接近一座核电站。

  加州政府计划在前使可再生能源占加州所有能源消耗的33%,布莱斯太阳能发电站的建设使加州向这一目标迈出了重要步伐。

  近日,美国能源部(DOE)网站发布“提高太阳能热发电技术、性能和可调度性”的研究报告。该报告是“在通往SunShot的路途中”的系列研究报告之一。

  该研究报告指出,自美国能源部发布“SunShot愿景研究”以来,全球太阳能热发电装机已增长了三倍,达到4500MW,美国境内投入运行的装机容量也增长了三倍,达到1650MW。美国太阳能热发电市场容量的增长主要受到州政府及联邦政府的政策支持驱动。可再生能源配额制(RPSs)加上30%的联邦投资税收抵免(ITC)以及联邦贷款担保等政策,为太阳能热发电项目的开发商提供了在美国西南部建设太阳能热发电站的机会。

  图1为槽式和塔式系统均化电力成本(LCOE)的下降情况以及SunShot目标,其中显示了太阳能热发电系统成本呈下降走势,这为实现美国能源部SunShot计划设定的成本目标:降至6美分/kWh奠定了基础。将“SunShot愿景研究”中预测的投资成本和当前的发展现状比较发现,塔式电站的成本下降符合预期,主要受益于定日镜成本的下降。

  图1 自SunShot愿景研究报告发布以来的槽式和塔式系统成本下降情况(SVS=SunShot愿景研究(能源部度成本(例如,带储热系统的太阳能热发电站、光伏、燃气轮机,联合循环电厂)和因取代其他资源且提供类似能量水平和系统可靠性所避免的成本之间的差异。相对于提供1500MW可靠容量的常规天然气燃气轮机和联合循环电站,代表调峰、中间和基础负荷配置的三种太阳能热发电系统净系统成本情况如图3所示。其中可以看出,对于当前低的天然气价格和碳排放成本,倾向于将太阳能热发电站作为调峰配置。然而,在天然气价格和碳排放成本都高的情境下,这种决定变得不那么清晰。在这种情况下,每一种太阳能热发电系统配置和传统的选择相比都有很大优势,容量因子为中级到高级的系统将成为优先选择。容量因子是实际年发电量和满负荷条件下一年内输出电量之比。

  图3 低天然气价格和碳排放成本情景(上图)和高天然气价格和碳排放成本情景(下图)(SunShot太阳能热发电配置净成本对比,红色柱状图上的线段表示以SunShot为参数±10%浮动)

  净系统成本是相似的,见图4。每一种技术选择都提供同样的可靠容量。图4显示,在目前的技术成本下,可考虑的最便宜的选择是太阳能光伏+燃气轮机,而这并不奇怪,因为带储热的太阳能热发电技术和电网级电池都是相对不成熟的技术。当考虑未来的成本时,相信这些结果会发生变化。

  图4 当前和未来太阳能热发电、带电池光伏系统和带燃气轮机光伏系统的年化净成本情景(太阳能热发电调峰、中等负荷,基础符合配置和图3所示相同)(杜凤丽)

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