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CSPPLAZA光熱發電網報道：按照德(de)國(guo)政府與該國(guo)煤(mei)炭(tan)開采州和幾(ji)家主要(yao)公用事業(ye)公司今年初(chu)所達成的協(xie)議，最遲在2038年完成關(guan)閉德(de)國(guo)燃煤(mei)電廠的計劃。

同時德國(guo)政府表示，燃煤電廠(chang)的(de)(de)運營商將因其電廠(chang)的(de)(de)提前關閉(bi)而獲得(de)補(bu)償(chang)。為此，德國(guo)政府共劃撥了43.5億(yi)歐元（48.5億(yi)美元）用于補(bu)償(chang)煤電站的(de)(de)關閉(bi)。

事實上，雖然以美國為(wei)代表的(de)多個國家政府出于財政或政治(zhi)原因已將日益增長的(de)氣候變(bian)化擔憂置之不理，并開始重新支持燃煤(mei)發電(dian)(dian)。但是(shi)，全球(qiu)燃煤(mei)電(dian)(dian)廠正加快退役的(de)趨勢并未改(gai)變(bian)。

那么，淘汰(tai)關閉是否化(hua)石燃料(liao)的唯一選擇呢？目前來看，儲熱型光熱發電(dian)技(ji)術或許可以使這些燃煤(mei)發電(dian)設施“延年益壽”。

ISCoal方案：助力燃煤電站實現清潔化改造

目前，全(quan)球(qiu)領先的光(guang)熱發(fa)電(dian)技術供應(ying)商西班牙Abengoa公(gong)司和(he)德(de)國工程咨(zi)詢(xun)公(gong)司SolEngCo等(deng)相關光(guang)熱企業(ye)正在(zai)密切關注儲熱型光(guang)熱發(fa)電(dian)技術在(zai)落后燃煤電(dian)廠改造中(zhong)的應(ying)用潛力和(he)市場機遇。

據相關(guan)專家介紹，光熱發電(dian)和熔鹽(yan)儲熱技(ji)術可以幫助燃(ran)煤(mei)電(dian)站在不被淘汰關(guan)閉的情(qing)況下完成清潔化改(gai)造，但前提是要在電(dian)價方面獲(huo)得一些支(zhi)持。

對于現有的(de)燃煤(mei)電廠(chang)來說，通過集成光熱發電+熔鹽儲熱系(xi)統(tong)（TES）可以為他們提供一種減(jian)少煤(mei)炭用量、并保持供應可調度電能能力(li)的(de)新思路(lu)。

因為后端發電(dian)原理與燃煤電(dian)廠(chang)接近(jin)，所以光(guang)熱發電(dian)系(xi)統可以共享燃煤電(dian)廠(chang)的基礎設施，從而幫(bang)助(zhu)運營商減少碳排放(fang)。

采(cai)用光熱發電技術改造的燃(ran)煤(mei)電站也被業界成為ISCoal（Integrated solar coal，即太陽能燃(ran)煤(mei)集成）項目(mu)，這種集成項目(mu)可以(yi)幫助燃(ran)煤(mei)發電機組達到(dao)排(pai)放標準并(bing)降低燃(ran)料(liao)成本。

Abengoa太陽能技術(shu)主管Miguel Mendez Trigo（簡(jian)稱Mendez）告訴媒體(ti)，ISCoal項(xiang)目有助(zhu)于延長燃煤(mei)設施的使用(yong)壽命。

Mendez表(biao)示，通過將設計(ji)與市場需(xu)求相匹配，熔鹽儲存技術“可(ke)以給化(hua)石燃料發電廠(chang)帶來新的活力，否則，這(zhe)些發電廠(chang)肯定會被拆除。”

兩種不同應用場景的運營模式

根據(ju)市場需求不(bu)同，從(cong)運行(xing)模式(shi)來看(kan)，ISCoal可(ke)以分為(wei)兩種，一種是(shi)運營商在(zai)(zai)使用(yong)(yong)具有(you)成本競爭力(li)的光(guang)伏(fu)或風能(neng)時，使用(yong)(yong)儲熱型(xing)光(guang)熱發電系統進(jin)行(xing)儲存(cun)能(neng)量，并在(zai)(zai)晚上的用(yong)(yong)電高峰(feng)期或夜間利(li)用(yong)(yong)所儲能(neng)量進(jin)行(xing)供電。

Mendez表示，這種思路使(shi)發電站(zhan)整體更(geng)加靈活，可以(yi)將發電能力與實際(ji)的能源(yuan)需求更(geng)加匹配，進而降(jiang)低(di)電站(zhan)運營成本。

Mendez補充道(dao)，另一種模式(shi)則適(shi)用于那(nei)些直接輻照值（DNI）較(jiao)低的市場，在這些地區更具經(jing)濟效益的設計思路是使用來自電網的電力來為TES（儲熱(re)系統）提供能量。

他說(shuo)：“從工程角(jiao)度來說(shuo)，用電熱轉化(hua)實現(xian)儲熱可能沒有那(nei)么理(li)想，但它能夠為市場需求提供最雙贏的解決(jue)方案。”

Abengoa方面(mian)認為(wei)，這種解決(jue)方案在任(ren)何依賴(lai)煤(mei)炭(tan)的電力(li)市(shi)場都可能具(ju)有吸引力(li)。

德國(guo)(guo)可能(neng)是此類項目的(de)一個可行(xing)市場，因為(wei)該國(guo)(guo)長(chang)期以來燃(ran)煤電站作為(wei)能(neng)源主要供應(ying)來源的(de)電力體系正面臨氣(qi)候變(bian)化等問(wen)題所帶來的(de)巨大壓力。

德國工程咨(zi)詢公(gong)司(si)(si)SolEngCo（該公(gong)司(si)(si)已與一些公(gong)共(gong)事業公(gong)司(si)(si)制定了ISCoal發展(zhan)規(gui)劃）董事總經理喬(qiao)治(zhi)布(bu)拉克(ke)曼George Brakmann介紹(shao)：“我(wo)們已經聯系了所有的德國燃煤電廠(chang)運營(ying)商，并(bing)告知他們ISCoal改造思路的好處(chu)。

已建成的典型案例

事實上，早在2010年 Abengoa就(jiu)已(yi)經在美國(guo)科羅拉多州的Xcel電(dian)站(zhan)建(jian)成了世界上第一(yi)座ISCoal電(dian)站(zhan)廠。

該項(xiang)目與(yu)兩(liang)個49MW燃煤機組的其中一(yi)個進行(xing)配套，由科羅拉多州創(chuang)新清潔技術計劃(hua)資助，投資了(le)450萬美元，建設了(le)一(yi)個由8列150米(mi)的拋物線槽(cao)式集熱系(xi)統(tong)。經過幾個月的運(yun)行(xing)，該系(xi)統(tong)保持了(le)基本負荷的調度能(neng)力(li)，在(zai)提(ti)高電廠整(zheng)體效率的同時也大大減少(shao)了(le)碳排放。

圖：科羅拉多州ISCoal電廠

2019年7月，印度國(guo)家電(dian)力(li)公司（NTPC）在其位于北方邦（Uttar Pradesh state）的(de)達德里發(fa)電(dian)廠（Dadri power generation complex）配套建設了全球首(shou)個(ge)商業ISCoal項(xiang)目。

該項目共(gong)耗(hao)資(zi)6.9億盧比（1020萬美元），采用菲(fei)涅爾式技術路線，總采光面(mian)積達(da)33000㎡。該項目每年可生(sheng)產14GWth的(de)太陽熱(re)能，這些熱(re)能被輸入一(yi)個210兆瓦的(de)朗(lang)肯循環(huan)系統進行混合發電。美國國家可再生(sheng)能源實(shi)驗(yan)室(shi)（NREL）在(zai)其2019年發布的(de)一(yi)份報(bao)告中表示，該設施(shi)有助于加快汽輪機啟動，而占地相對較小的(de)菲(fei)涅爾技術也更匹(pi)配當地對于土地的(de)限制。

澳大利亞——ISCoal電廠改造的另一藍海市場

除了德(de)國(guo)，澳大利亞(ya)也是相關光熱企業(ye)正(zheng)在聚焦的重要市(shi)場。

據悉(xi)，Abengoa目(mu)前正與其他利益相關方合(he)作，以便為現(xian)階段仍對國內煤(mei)炭開采和(he)建設燃(ran)煤(mei)電(dian)站大力支持的澳大利亞(ya)提供(gong)一(yi)條ISCoal電(dian)廠改造(zao)的長期發展之路。

據了解，目前澳(ao)大利亞75%的(de)電力供應來自(zi)煤電廠，但許多發(fa)電廠正在不斷老化(hua)。同時，間歇性的(de)風能(neng)和光(guang)伏發(fa)電能(neng)力將在未來幾年大幅上升。

近(jin)年來，由于空調耗電量(liang)激增和電力(li)供應短缺，經常夏季停電的南(nan)澳大利亞州等地(di)區迫切需(xu)要新的電力(li)容(rong)量(liang)。

Mendez表(biao)示(shi)，Abengoa的目標是展(zhan)示(shi)ISCoal項目可以幫助燃煤發(fa)電機組在可再生能源(yuan)產能大(da)幅(fu)增長(chang)的同時依舊保(bao)持競爭力。

圖(tu)：2019年澳(ao)大利亞不(bu)同發電形式的(de)電力裝機統計（按燃料來源劃分）

George Brakmann）在(zai)接受海外媒(mei)體采訪時(shi)則表示(shi)，采用(yong)ISCoal調整思路可(ke)以讓澳(ao)大利亞更加溫和的實現(xian)完(wan)全脫碳的最終(zhong)目標(biao)，并有助(zhu)于(yu)保護該國(guo)以煤炭為中心的現(xian)有電力系統，其主(zhu)要社會效(xiao)益(yi)是可(ke)以維持現(xian)有燃煤電站所在(zai)地(di)的工作崗位和投(tou)資。

經濟性仍是制約大規模推廣存在的主要瓶頸

盡(jin)管ISCoal系統概念已經得到(dao)了驗證(zheng)，但(dan)截至目前采用該技術所(suo)開發(fa)的商(shang)業化項目卻少之(zhi)又(you)少。

雖(sui)然已建成了上述印度和美國項目案例，但另一(yi)個為位(wei)于(yu)智利(li)北部320兆(zhao)瓦(wa)(wa)的Mejillones電(dian)廠的150兆(zhao)瓦(wa)(wa)燃煤機組中集成5兆(zhao)瓦(wa)(wa)菲涅爾系統的ISCoal項目則已被暫時擱置。

此外，到目前為止，還沒(mei)有(you)配置儲熱系統（TES）的ISCoal商業化項目部署案例。

雖然(ran)配置(zhi)儲熱系統（TES）可(ke)以大(da)大(da)增加電站的發(fa)電能力(li)，但(dan)因此增加的成本(ben)目(mu)前來(lai)看要明顯大(da)于效益。

來自國際能源機構(gou)（IEA）潔(jie)凈煤中心的(de)(de)Stephen Mills在2017年發布的(de)(de)一(yi)份報告中表示，因為光(guang)熱系(xi)(xi)統(tong)和燃煤電(dian)廠可(ke)以共享常(chang)規島(dao)（也(ye)稱發電(dian)島(dao)）部(bu)分，因此如果將光(guang)熱發電(dian)系(xi)(xi)統(tong)集成(cheng)至(zhi)現有的(de)(de)燃煤電(dian)廠時(shi)，意味著(zhu)儲(chu)熱系(xi)(xi)統(tong)（TES）的(de)(de)投資相比單一(yi)配套光(guang)熱發電(dian)系(xi)(xi)統(tong)要更大。

George Brakmann警告，光熱(re)發電與熔鹽(yan)儲存(cun)成本的不(bu)斷下降可以(yi)提升此類項目(mu)經(jing)濟效益，但需(xu)要獲(huo)得監管部門(men)的支持(chi)。

George Brakmann補充說(shuo)明：“對于燃煤電(dian)廠的投資(zi)者或運(yun)營商(shang)來說(shuo)，這(zhe)種改造在經濟性方面并不可(ke)行。”他進一步指出，如(ru)(ru)果政府針對這(zhe)種改造項目制(zhi)定獎(jiang)勵性法規可(ke)能(neng)(neng)將使(shi)推進類似(si)項目成為可(ke)能(neng)(neng)，比如(ru)(ru)政府可(ke)以為可(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源儲能(neng)(neng)容量(liang)提供付款(kuan)擔保(bao)來進行激(ji)勵。

如何解決(jue)此瓶頸(jing)問題？George Brakmann表(biao)示(shi)：“這是ISCoal與儲熱系(xi)統（TES）集成(cheng)項(xiang)目推進(jin)的(de)一塊短板，目前只能通過政府手段來(lai)解決(jue)。我們的(de)目標是與所(suo)有利益(yi)相關(guan)者密切合(he)作，并(bing)為此類政治立法進(jin)行游說(shuo)。”