中國儲能網(wǎng)訊：12月27日，在由CSPPLAZA光熱發(fā)電平臺、北京首航艾啟威節(jié)能技術(shù)股份有限公司、敦煌市人民政府聯(lián)合主辦的2019年中國光熱發(fā)電市場形勢與應(yīng)對策略峰會暨CSPPLAZA2019新年會上，中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計院有限公司設(shè)計總工程師袁亞洲就《敦煌市光熱光伏協(xié)同示范基地規(guī)劃》編制情況作了介紹。
袁亞洲稱，“甘肅電網(wǎng)新能源裝機規(guī)模較大，電網(wǎng)調(diào)峰容量不足，新能源棄電情況較為嚴(yán)重。光熱光伏協(xié)同發(fā)展，光熱電站一方面可以在光伏大發(fā)時段儲存熱量，為光伏發(fā)電調(diào)峰，此外，還可以在風(fēng)電大發(fā)時段為網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電調(diào)峰、降低甘肅主網(wǎng)的調(diào)峰壓力。”
據(jù)了解，該規(guī)劃是在《甘肅省敦煌市550萬千瓦光電產(chǎn)業(yè)園總體規(guī)劃（2010-2020年）》（修編稿）基礎(chǔ)上進(jìn)行的規(guī)劃，原光電產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃太陽能發(fā)電總裝機容量5500MW，其中光伏發(fā)電裝機容量5000MW、太陽能熱發(fā)電裝機容量500MW。敦煌市2017年限電棄光率約為20%，為解決限電棄光問題，本規(guī)劃重點重新規(guī)劃了太陽能熱發(fā)電的體量和布局，加大了太陽能熱發(fā)電的占比，將太陽能熱發(fā)電裝機容量提升為2200MW。
根據(jù)電量平衡結(jié)果，光熱光伏協(xié)調(diào)發(fā)展后，不僅可以100%滿足敦煌新能源電量需求，還可以高比例穩(wěn)定地外送新能源電力。2020年、2025年、2030年分別可送出新能源電量9.3億千瓦時、29.3億千瓦時、68億千瓦時。
▲ 袁亞洲
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各位領(lǐng)導(dǎo)、各位來賓下午好，下面我把敦煌市光熱光伏協(xié)同示范基地規(guī)劃情況做一個簡要匯報。匯報主要內(nèi)容，一、編制依據(jù)和原則；二、建設(shè)條件分析； 三、總體規(guī)劃方案； 四、光熱光伏協(xié)同消納方案初步構(gòu)想。
敦煌市光熱光伏協(xié)同示范基地位于甘肅省敦煌市七里鎮(zhèn)境內(nèi)，東北距敦煌市約13km，南距215國道約1.5km，場址范圍東經(jīng)94°11′～94°26′、北緯39°58′～40°5′之間，占地面積約254平方公里，規(guī)劃總裝機4200MW。其中光熱規(guī)劃區(qū)占地面積約172.25km2，規(guī)劃光熱裝機容量2200MW。
敦煌市光熱光伏協(xié)同示范基地規(guī)劃是在《甘肅省敦煌市550萬千瓦光電產(chǎn)業(yè)園總體規(guī)劃（2010-2020年）》（修編稿）基礎(chǔ)上進(jìn)行的規(guī)劃，原光電產(chǎn)業(yè)園規(guī)劃太陽能發(fā)電總裝機容量5500MW，其中光伏發(fā)電裝機容量5000MW、太陽能熱發(fā)電裝機容量500MW。敦煌市2017年限電棄光率約為20%，為解決限電棄光問題，本規(guī)劃重點重新規(guī)劃了太陽能熱發(fā)電的體量和布局，加大了太陽能熱發(fā)電的占比。本規(guī)劃太陽能熱發(fā)電裝機容量為2200MW，目前已建成投產(chǎn)10MW，在建150MW（12月27日數(shù)據(jù)，目前首航敦煌100MW塔式光熱項目已投運）；光伏發(fā)電裝機容量調(diào)整為2000MW，目前已建成投產(chǎn)822.28MW，在建149MW。
這是我們園區(qū)地理位置圖，這個位置在敦煌西南約13公里處，這是光電產(chǎn)業(yè)園，這是我們協(xié)同示范基地。
1、編制依據(jù)和原則
編制依據(jù)和原則，主要是前面說了，第八個主要是甘肅省敦煌市550萬千瓦光電產(chǎn)業(yè)園總體規(guī)劃，這個是2010年編制的。第九條是《國家能源局關(guān)于敦煌、日喀則、揚中創(chuàng)建高比例新能源示范城市的復(fù)函》。
基本原則：1.集約開發(fā)、合理布局；2. 環(huán)保節(jié)水、技術(shù)先進(jìn)；3. 統(tǒng)籌兼顧、平衡發(fā)展。
規(guī)劃范圍，這個規(guī)劃重點是規(guī)劃了光熱的規(guī)劃，約172范圍。光伏還是沿用以前的規(guī)劃。規(guī)劃內(nèi)容包括園區(qū)規(guī)劃目標(biāo)、資源條件、總體規(guī)劃方案、規(guī)劃容量及接入系統(tǒng)方案、開發(fā)時序等。
規(guī)劃時段，本規(guī)劃的基準(zhǔn)年份為2018年，規(guī)劃時段為一期2017年～2020年，二期2021年～2025年，三期2026年～2030年。
規(guī)劃目標(biāo)，實施完成2200MW規(guī)模太陽能熱發(fā)電基地開發(fā)地塊的劃分、公共交通的設(shè)置、電纜走廊、供水管網(wǎng)、330kV匯集站等基礎(chǔ)設(shè)施的布局；并滿足多家開發(fā)建設(shè)單位同步建設(shè)實施的要求。
2、建設(shè)條件分析
區(qū)位條件
敦煌位于甘肅省河西走廊最西端，地處甘肅、青海、新疆三?。▍^(qū)）交匯處，南有祁連山，北有馬鬃山，東、西兩面為戈壁沙漠，平均海拔1139米，形成了南北高、中間低、自西向東北傾斜的盆地平原地勢。全市總面積3.12萬平方公里，其中綠洲面積1400平方公里，僅占總面積的4.5％，且被沙漠戈壁包圍，故有“戈壁綠洲”之稱。截至2016年，敦煌市下轄9個鎮(zhèn)，總?cè)丝?8.94萬人。2017年，敦煌市實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值100.93億元。
太陽能資源條件
根據(jù)現(xiàn)階段收集到鄰近測光站位置處Solargis法向直接輻射量數(shù)據(jù)，結(jié)合實測一年直接輻射量進(jìn)行修正，修正后站址處Solargis法向直接輻射量多年平均為1805.2kWh/m2，多年平均總輻射量為1689.5kWh/m2 ，多年平均日照時數(shù)為3338h，多年平均日照百分率為75.3%。根據(jù)中國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DL/T 5158-2012太陽能資源評估方法》，站址區(qū)域?qū)儆谔柲苜Y源較豐富帶，適宜規(guī)模建設(shè)太陽能熱發(fā)電工程。
水資源條件
從現(xiàn)狀供需平衡上看，敦煌市總用水量3.94億m3，其中灌溉用水3.75億m3，工業(yè)用水872萬m3 3 ，生活用水990萬m3，總用水中地表水2.6億m3，地下水1.34億m3?！耙h”工程實施以后，黨河水庫多年平均入庫徑流量將達(dá)到4.18億m3，實際地表水可供水量可達(dá)到3.76億m3。光熱電站規(guī)劃總?cè)萘?200MW，所需總水量約為356.4萬m3/a，所需水量占黨河地表水可供水量的很小一部分，本區(qū)域水資源可滿足光熱電站需要。
土地資源條件
光熱規(guī)劃區(qū)位于敦煌市七里鎮(zhèn)西光電產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)，占地面積約172.25km2 ，屬祁連山山前洪積扇基礎(chǔ)上形成的戈壁平原地貌。廠區(qū)地形平坦、地勢開闊，呈西南高、東北低，由西南向東北微傾態(tài)勢，局部略有起伏，自然坡降約1％。地表無植被分布，為戈壁荒灘，均為國有未利用土地。本次規(guī)劃的光熱產(chǎn)業(yè)區(qū)不占農(nóng)田及林、草地，均利用戈壁荒漠，地勢開闊、平緩，能夠滿足太陽能熱發(fā)電所需土地需求，土地開發(fā)成本低，為理想的光熱項目場地。
水文條件
規(guī)劃區(qū)域不受黨河水庫潰壩洪水影響，也不受黨河水庫最大下泄洪水流量的影響。規(guī)劃區(qū)域地形大致由西南向東北傾斜，受南側(cè)和西側(cè)坡面洪水影響，建議統(tǒng)一規(guī)劃防洪措施。
上圖是園區(qū)的地形地貌。這個圖中亮的是首航10MW，已經(jīng)建成的光熱電站，這個大的是已經(jīng)并網(wǎng)的首航100MW光熱電站，這些是已經(jīng)建成的80多萬光伏電站，從東向西，這條路是我們規(guī)劃的，已經(jīng)建成硬化的，我們主要是以這表路為主流，從東向西擴建，這個地勢非常平坦，全是戈壁灘，如果任何植被。這個位置是黨河水庫，距光熱電站20多公里，是在西南角。
地質(zhì)條件
根據(jù)場地地層分布情況，規(guī)劃區(qū)內(nèi)地層巖性自上而下分別為風(fēng)積細(xì)砂層及沖洪積圓礫層和卵石層，承載力高，分布廣，厚度較大，工程性能較好，總體可考慮采用天然地基。
輔助燃料供應(yīng)條件
敦煌市天然氣由青海油田澀北氣田和南八仙氣田引入，澀-仙-敦輸氣管線全長345.6km，設(shè)計年輸氣能力3億m3（若設(shè)立中間加壓站，最大年輸氣能力可達(dá)4億m3）。根據(jù)敦煌市和青海石油公司簽訂的天然氣供氣協(xié)議，目前年用氣量只有1.03億m3，僅占設(shè)計輸入量的34%，天然氣可利用的空間非常巨大。光電產(chǎn)業(yè)園區(qū)南側(cè)順著敦煌鐵路、國道G215布置有天然氣管道等地下管線，規(guī)劃光熱電站擬從其管道合適位置進(jìn)行引接。
電網(wǎng)建設(shè)條件
為了提高河西走廊750kV電網(wǎng)輸電能力、緩解網(wǎng)架瓶頸、利于甘肅河西（尤其是嘉酒地區(qū)）大規(guī)模新能源電力送至西北主網(wǎng)消納，河西電網(wǎng)目前正在加強750kV主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。750kV河西電網(wǎng)加強工程的建設(shè)可提升河西走廊750kV電網(wǎng)輸電能力，可解除2020年河西大規(guī)模新能源電力向西北主網(wǎng)送出的網(wǎng)架約束，有利于風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源的送出消納；并且河西750kV主網(wǎng)架的加強有利于抑制酒泉地區(qū)風(fēng)機暫態(tài)壓升，對提高祁韶直流送電能力具有積極的作用。750kV河西電網(wǎng)加強工程起點750kV敦煌變電站，經(jīng)750kV莫高變電站、酒泉變電站、張掖變電站、河西變電站，落點750kV白銀變電站。
右邊這張圖是我們河西電網(wǎng)加強工程的示意圖。1是新建750kV敦煌～莫高第3回線路。2是新建750kV莫高～酒泉第3回線路。3是新建750kV酒泉～張掖單回線路。4是新建750kV河西～白銀單回線路。
750kV河西電網(wǎng)加強工程已于今年9月開工建設(shè)，計劃于2019年建成運行。屆時，河西走廊750kV電網(wǎng)西向東輸電能力將由560萬千瓦提高到800萬瓦。
交通運輸條件
敦煌境內(nèi)主要公路為國道215、國道312、省道302、省道305、省道314等。敦煌市境內(nèi)公路是通往新疆、西藏、青海的重要交通運輸紐帶。正在建設(shè)的敦煌至格爾木鐵路計劃2019年上半年全線開通。國道215在園區(qū)以南約1.5km東西通過，雅丹公路緊鄰園區(qū)西側(cè)，東南至西北向通過。園區(qū)范圍內(nèi)有已建成道路通過，交通便利。
這張圖是我們一個簡單的建設(shè)條件的示意圖，這是215國道，我們園區(qū)的緯一路，這是主路，從這兒到這兒的東部，已全部硬化建成。緯一路是連到215國道。
加上整個的基地的送出，有四座，直接送到304直接送出接入是非常方便的。沿著215國，青海至敦煌的過程當(dāng)中，主管線就在這兒。所以引進(jìn)也非常方便。
3、協(xié)同示范基地光熱規(guī)劃區(qū)總體規(guī)劃方案
由于園區(qū)用地受不規(guī)則邊界約束，且園區(qū)東北部首航塔式光熱10MW項目已經(jīng)建成，大成科技線性菲涅爾50MW及首航塔式光熱100MW項目已經(jīng)在建，緯一路東段已建成，各項配套條件較好。以緯一路位置為主軸，園區(qū)按照塔式、槽式和線性菲涅爾三種光熱發(fā)電的常見形式從東向西擴建。
▲ 敦煌市光熱光伏協(xié)同示范基地規(guī)劃
這張圖是我們總體規(guī)劃圖，這個位置是我們已經(jīng)建成的首航10MW塔式電站，下面就是首航100MW，這塊是大成的在建的50MW，橙色的規(guī)劃的是塔式電站，藍(lán)色的是槽式電站，綠色的是線性菲涅耳。我們規(guī)劃的一期塔式是300MW， 線聚焦式是200MW，合計是500MW。二期塔式200MW，線聚焦式400MW，合計總共是600MW。三期塔式是200MW，線聚焦式是900MW，合計總共1100MW。我們總共光熱規(guī)劃區(qū)塔式是700MW，線聚焦式是1500MW?？偣彩?200MW。規(guī)劃光熱區(qū)是布置兩座匯集站，這個位置一座，這個位置一座，接到沙洲750kv變電站，道路是緯一路，已經(jīng)建成了。從國道215可以直接開到這條路，交通非常方便，已經(jīng)做了大量工作，包括園區(qū)的用水等等，這個園區(qū)相對來說是一個比較成熟的園區(qū)。
4、光熱光伏協(xié)同消納方案初步構(gòu)想
光熱電站調(diào)峰可考慮降出力運行調(diào)峰和啟停調(diào)峰兩種方式。機組降出力運行調(diào)峰與啟停調(diào)峰相比，機組20%出力運行時間在8小時以內(nèi)，降出力調(diào)峰經(jīng)濟性優(yōu)于啟停調(diào)峰；大于8小時啟停調(diào)峰經(jīng)濟性更好。因此在光熱電站不棄光的條件下，如果光伏、風(fēng)電大發(fā)持續(xù)時間較短，宜采取降出力運行方式調(diào)峰，如果光伏、風(fēng)電大發(fā)持續(xù)時段較長宜采取啟停調(diào)峰方式。
右圖為光伏、光熱協(xié)同運行的典型日運行方式。上圖為在光資源好的典型日，光熱光伏同時大發(fā)。在光伏大發(fā)時，光熱降至最小出力但未停機。我們看右邊這張圖，淺顏色的是光熱出力，深顏色的是光伏出力，藍(lán)色代表棄光時段，在13點到16點，光伏是大發(fā)，光熱出力降到最低，并且中午13點到15點，是有棄光發(fā)生的，這個是不利于光熱的經(jīng)濟性的，從16點以后，光伏出力逐漸降低，光熱出力逐漸加大，到21點光熱滿發(fā)，一直到第二天凌晨6點。
下圖為在光資源一般的典型日，光伏發(fā)電時，光熱不出力，晚高峰時光熱發(fā)電，光伏光熱二者協(xié)同運行錯峰發(fā)電。從早上8點到晚上21點，全是光伏發(fā)電，光熱不發(fā)電，晚上11點到凌晨一點，光熱發(fā)電。
甘肅電網(wǎng)年負(fù)荷變化規(guī)律是冬季的10月份、11月份、12月份和農(nóng)灌季節(jié)的5月份、6月份、7月份負(fù)荷較高，其它月份負(fù)荷較低。全年最大負(fù)荷多發(fā)生在11月份，最小負(fù)荷主要在9月份。
甘肅電網(wǎng)日負(fù)荷變化規(guī)律通常有冬季、夏季、農(nóng)灌季節(jié)等幾種典型情況。一天之中的負(fù)荷變化，典型日均有兩個高峰，即早高峰和晚高峰，目前仍以晚高峰負(fù)荷最大。冬季日最高負(fù)荷出現(xiàn)在19點，最低負(fù)荷出現(xiàn)在4點；夏季日最高負(fù)荷出現(xiàn)在21點，最低負(fù)荷出現(xiàn)在4點。
這張表是甘肅電網(wǎng)日負(fù)荷特性，夏季和冬季最小負(fù)荷都是在凌晨4點，負(fù)荷率0.799、0.794。最高負(fù)荷夏季是在21點，冬季是在19點。
甘肅電網(wǎng)冬季大負(fù)荷日典型曲線如右圖所示，根據(jù)典型曲線可知，最大負(fù)荷出現(xiàn)在19點，負(fù)荷系數(shù)為1，此時光伏電站均已無出力，光熱電站的最大發(fā)電能力決定示范基地的供電能力；根據(jù)光伏電站的發(fā)電特性，光伏大發(fā)的時刻為13點至14點，對應(yīng)負(fù)荷曲線的腰負(fù)荷方式，負(fù)荷系數(shù)為0.874，考慮光伏大發(fā)時光熱停機為光伏調(diào)峰，則此時按腰方式負(fù)荷系數(shù)確定的光伏裝機規(guī)模即為可協(xié)調(diào)運行的規(guī)模。
根據(jù)以上條件確定光伏協(xié)同規(guī)模后，光伏電站可在不給甘肅主網(wǎng)帶來調(diào)峰壓力的前提下與光熱協(xié)調(diào)運行，即示范基地的發(fā)電出力可跟隨甘肅主網(wǎng)的日負(fù)荷變化相應(yīng)調(diào)節(jié)并保持趨勢一致。
按照如下原則進(jìn)行協(xié)同規(guī)模分析與電量平衡：
1. 光熱電站在提供電量的同時，作為光伏的調(diào)峰電源，通過降出力、啟停等方式調(diào)峰，降低峰谷差，減少棄電，調(diào)峰能力按100%考慮。
2. 考慮光伏分布特性及部分遮蔽效應(yīng)，光伏大發(fā)的同時率按照0.9考慮。
3. 光熱發(fā)電的年利用小時數(shù)按照3500小時考慮。
4. 光伏發(fā)電的年利用小時數(shù)按照1400小時考慮。
5. 敦煌市 “十四五”、“十五五”電量年增長率按10%計算。
根據(jù)以上原則，協(xié)同配置光伏容量如表一所示，電量平衡如表2所示。表一是可以協(xié)同運行的光伏的規(guī)模，第一行是我們光熱電源規(guī)劃裝機，2020年是50萬千瓦，2025年是110萬千瓦，2030年是220萬千瓦。光熱電源調(diào)峰能力，按照我們前面定的原則，百分之百調(diào)峰，那么調(diào)峰能力和規(guī)劃裝機容量是一致的，2020年是50萬千瓦，2025年是110萬千瓦，2030年是220萬千瓦。按照以上原則，匹配的，可以協(xié)同運行的光伏裝機，在2020年是49萬，我們現(xiàn)在已經(jīng)建成了87萬了，2025年是達(dá)到107萬，到2030年是214萬，我們規(guī)劃光伏裝機是200萬，所以這個是符合我們的規(guī)劃的。表2是協(xié)同運行電量平衡表。
到2020年，發(fā)電量光熱光伏總的發(fā)電的合計達(dá)到24.3億千瓦時，內(nèi)需用量15億，可外送9.3億，可外送占38%。到2025年，光伏光熱總的發(fā)電量是53.5億千瓦時，敦煌市內(nèi)需是24億千瓦時，可外送是29.3億千瓦時，外送占55%。到了2030年，協(xié)同示范基地總發(fā)電量合計達(dá)到106.9億千瓦時，敦煌市內(nèi)需是39億千瓦時，可外送電量是68億，外送占64%。
根據(jù)協(xié)同運行光伏規(guī)模表及電量平衡表結(jié)果可知，在2020年的光熱裝機規(guī)模下，可協(xié)同運行的光伏規(guī)模為49萬千瓦，在滿足敦煌市100%電量需求的基礎(chǔ)上，還可提供9.3億千瓦時的電量外送，占總發(fā)電量的38%。2025年至2030年均可100%滿足敦煌市電量需求，可協(xié)同運行的光伏規(guī)模以及外送電量占比逐年提高。2020年至2030年示范基地發(fā)電量如下圖所示。
小結(jié)：
光伏光熱協(xié)同運行可以通過光熱電站的調(diào)節(jié)作用，最大限度減少基地內(nèi)光伏大發(fā)時段的棄電，在光伏停發(fā)時利用儲存的熱量進(jìn)行發(fā)電，為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電能。甘肅電網(wǎng)新能源裝機規(guī)模較大，電網(wǎng)調(diào)峰容量不足，新能源棄電情況較為嚴(yán)重。光熱光伏協(xié)同發(fā)展，光熱電站一方面可以在光伏大發(fā)時段儲存熱量，為光伏發(fā)電調(diào)峰，另一方面可以在大負(fù)荷時發(fā)電，減少火電開機。此外，還可以在風(fēng)電大發(fā)時段為網(wǎng)內(nèi)風(fēng)電調(diào)峰、降低甘肅主網(wǎng)的調(diào)峰壓力，高比例穩(wěn)定地送出新能源電量。根據(jù)電量平衡結(jié)果，光熱光伏協(xié)調(diào)發(fā)展后，能夠100%滿足敦煌新能源電量需求。2020年、2025年、2030年分別可送出新能源電量9.3億千瓦時、29.3億千瓦時、68億千瓦時。根據(jù)基地規(guī)劃，新建電源可根據(jù)建設(shè)時序考慮接入方案，前期以110kV匯集或直接接入附近330kV變電站110kV側(cè)，遠(yuǎn)期可建設(shè)330kV匯集站，通過330kV線路將基地新能源并入河西主網(wǎng)消納。
▲ 送出方案構(gòu)想圖
我匯報就這么多，謝謝大家。
