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透过聚光式太阳能技术,中国有望减缓弃光率问题

2025-03-05 229

中国近年来如火如荼开发太阳光电与风力发电,此举虽然大大满足用电需求,但也让电网难以负荷过多电力,频繁发生弃光与弃风现象,因此近期有研究提出解决方案,指出可将部分绿能计划换成聚光太阳能热发电(CSP)系统,借此提升电力调度性能。

各国再生能源多以风力发电与太阳光电为主流,但这两项绿能系统为变动型再生能源(VRE),会受限于天气、只有起风或是日照充足时才能运作,除非厂商与政府再花大钱安装电池储能系统,不然多余的电力也无法储存。

而 CSP 系统除了可用太阳热能发电,还可以储存热与电,不管是白天还是晚上都有电可用,发电量更能依需求调节,弹性甚至比天然气发电还要高。该系统的热储存系统(TES)成本也相对低廉,与锂离子电池储能系统每 KWh150 美分高价相比,TES 目前成本为每 KWh 20-70 美分。

看好 CSP 系统的优势,中国清华大学认为该技术可与风力发电与太阳光电相竞争,认为该技术相当适用于中国再生能源重地:青海省与甘肃省。其中青海便预计在 2020 年装置 3GW 风力发电、10GW 太阳光电,甘肃则是预计安装 7GW 风能与 10GW 太阳光电。

而为估算 CSP 是否适合甘肃与青海,团队结合装置费用与运作成本、调度性能等资料,自制分析软件来评估。中国清华大学电机系博士生杜尔顺表示,电网执行计划工具(Grid Optimization Planning Tool,GOPT)是个电力系统操作软件,会考量到各种发电系统、直流与交流电网和实际调度规则,因此可对风力、太阳光电与 CSP 进行有效评估。

研究指出,假如用 CSP 取代中国甘肃省与青海省 5-20% 风能与太阳光电计划,可获得价值每 KWh 18-30 美分的额外能源与电力灵活性效益。其中青海已拥有许多水力发电系统,原本就可以灵活调度电力,CSP 对太阳能与风能的效益不大,受益价值低于每 KWh20 美分。

相较至下,CSP 系统可在甘肃大放异彩,由于甘肃火力发电占比高,电力系统较缺乏灵活性,电网无法消化大多再生能源。研究将一部分绿能占比换成 CSP 之后,除了可减少大量弃光与弃风效应,邻近的化石燃料厂也不用再频繁因应变动型能源产电波动而升降载,受益价值为每 KWh 24-30 美分。

虽然 CSP 目前建造成本相对高昂,但随着装置量上升与技术进步,未来价格也会进一步降低,中国也计划在 2020 年之前装置 5GW CSP 系统,并希望电价可降至每 KWh 11.51 美分。

清华大学电机系康重庆教授指出,目前并非所有材料与零件都是中国制造,因此 CSP 在中国推行速度较慢,但该技术未来进展将会越来越快。研究已发表在《Applied Energy》。

  • Study: CSP Will Help China Cut Costs of Climate Action

(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图来源:Flickr/alex lang CC BY 2.0)

2019-03-11 18:31:00

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