中國儲能網(wǎng)訊:光熱發(fā)電站的最佳裝機(jī)規(guī)模應(yīng)設(shè)定為多少?這不僅僅是技術(shù)層面的問題,同時(shí)也是經(jīng)濟(jì)層面需要斟酌的問題。
裝機(jī)容量的設(shè)計(jì)對光熱發(fā)電至關(guān)重要,光熱發(fā)電不同于光伏發(fā)電,隨意鋪設(shè)一塊電池板就可以發(fā)電,光熱發(fā)電是一個(gè)系統(tǒng)工程,各種組件和裝備組合到一起才能形成一個(gè)完整的可以發(fā)電的系統(tǒng)。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,光熱發(fā)電的優(yōu)勢之一即規(guī)?;溲b機(jī)規(guī)模越大越好,這樣可以盡可能地實(shí)現(xiàn)其規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益。規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在大批量采購相關(guān)組件帶來的采購成本削減和整體電站效率提升兩個(gè)方面,這將可以降低光熱發(fā)電的LCOE。
此外,大規(guī)模光熱電站可以采用更多可節(jié)約成本的技術(shù),如空冷塔技術(shù)。這種空冷技術(shù)對裝機(jī)規(guī)模越大的電站經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)越顯著,對裝機(jī)規(guī)模較小的電站則不具備經(jīng)濟(jì)可行性。(參見相關(guān)閱讀)
但是,裝機(jī)規(guī)模也絕非越大越好,裝機(jī)規(guī)模增加也將帶來一些技術(shù)上的難題。
對于塔式光熱電站,裝機(jī)規(guī)模越大,定日鏡到塔式熱量接收器的距離將隨之增加,聚焦難度增大,由于空氣中的灰塵等因素影響,將導(dǎo)致更多的光衍射損失。對于槽式電站,更大的光場系統(tǒng)意味著傳熱介質(zhì)的流動距離更長,也將衍生更多的熱量損失。這些技術(shù)上難以避免的問題限制了光熱電站的裝機(jī)規(guī)模擴(kuò)大。
另外,更大規(guī)模裝機(jī)的光熱電站將帶來更大的投資風(fēng)險(xiǎn),如若電站建設(shè)或運(yùn)營出現(xiàn)問題,對投資方帶來的損失巨大。
目前,大規(guī)模光熱電站大多數(shù)采用多個(gè)單機(jī)電站組成,如在建的全球最大的Ivanpah塔式電站裝機(jī)392MW,其實(shí)際上分別由3個(gè)塔式電站構(gòu)成,裝機(jī)分別為126MW、133MW、133MW,最大的單塔裝機(jī)為133MW。在建的全球最大的Solana槽式電站裝機(jī)280MW,分別驅(qū)動兩個(gè)各140MW裝機(jī)的汽輪機(jī)。
當(dāng)然,裝機(jī)過小的缺點(diǎn)更多,如由于蒸汽輪機(jī)的容量限制,較大功率的蒸汽輪機(jī)的均化成本更低,如對于5MW以下的蒸汽輪機(jī),均化成本不但高漲,且少有廠商生產(chǎn)。無論是從LCOE還是技術(shù)等角度考慮,對光熱電站來說,裝機(jī)過小都非好的選擇,也絕非光熱發(fā)電的應(yīng)用發(fā)展方向。
但對于四大光熱發(fā)電技術(shù)路線的碟式光熱電站,由于其技術(shù)原理與其它光熱發(fā)電的技術(shù)原理有本質(zhì)上的不同,本文的分析不包括碟式光熱發(fā)電技術(shù)。
表:裝機(jī)規(guī)模對一個(gè)槽式電站的成本影響
上表顯示,一個(gè)裝機(jī)200MW的光熱電站,相對于一個(gè)裝機(jī)50MW的光熱電站,其均化成本可降低將近25%,成本下降效益顯著。
最理想的光熱電站的裝機(jī)規(guī)模大小需要在擴(kuò)大規(guī)模的最大收益點(diǎn)和缺點(diǎn)最小化之間找到平衡點(diǎn)。DOE對55MW和275MW兩種電站進(jìn)行的成本仿真分析對比結(jié)果顯示,槽式電站最合適的裝機(jī)規(guī)模為220MW,相對110MW的參照槽式電站模型來看,其LCOE可下降6%~8%;而塔式電站最合適的裝機(jī)規(guī)模為250MW,相對于100MW的塔式電站參照模型來看,其LCOE可下降20%。這是一個(gè)臨界點(diǎn),如果繼續(xù)增加裝機(jī)規(guī)模,其LCOE不降反升。