透過聚光式太陽能技術,中國有望減緩棄光率問題

作者 | 發布日期 2018 年 07 月 26 日 13:04 | 分類 太陽能 , 能源科技 follow us in feedly

中國近年來如火如荼開發太陽光電與風力發電,此舉雖然大大滿足用電需求,但也讓電網難以負荷過多電力,頻繁發生棄光與棄風現象,因此近期有研究提出解決方案,指出可將部分綠能計畫換成聚光太陽能熱發電(CSP)系統,藉此提升電力調度性能。



各國再生能源多以風力發電與太陽光電為主流,但這兩項綠能系統為變動型再生能源(VRE),會受限於天氣、只有起風或是日照充足時才能運作,除非廠商與政府再花大錢安裝電池儲能系統,不然多餘的電力也無法儲存。

而 CSP 系統除了可用太陽熱能發電,還可以儲存熱與電,不管是白天還是晚上都有電可用,發電量更能依需求調節,彈性甚至比天然氣發電還要高。該系統的熱儲存系統(TES)成本也相對低廉,與鋰離子電池儲能系統每 KWh150 美分高價相比,TES 目前成本為每 KWh 20-70 美分。

看好 CSP 系統的優勢,中國清華大學認為該技術可與風力發電與太陽光電相競爭,認為該技術相當適用於中國再生能源重地:青海省與甘肅省。其中青海便預計在 2020 年裝置 3GW 風力發電、10GW 太陽光電,甘肅則是預計安裝 7GW 風能與 10GW 太陽光電。

而為估算 CSP 是否適合甘肅與青海,團隊結合裝置費用與運作成本、調度性能等資料,自製分析軟體來評估。中國清華大學電機系博士生杜爾順表示,電網執行計畫工具(Grid Optimization Planning Tool,GOPT)是個電力系統操作軟體,會考量到各種發電系統、直流與交流電網和實際調度規則,因此可對風力、太陽光電與 CSP 進行有效評估。

研究指出,假如用 CSP 取代中國甘肅省與青海省 5-20% 風能與太陽光電計畫,可獲得價值每 KWh 18-30 美分的額外能源與電力靈活性效益。其中青海已擁有許多水力發電系統,原本就可以靈活調度電力,CSP 對太陽能與風能的效益不大,受益價值低於每 KWh20 美分。

相較至下,CSP 系統可在甘肅大放異彩,由於甘肅火力發電占比高,電力系統較缺乏靈活性,電網無法消化大多再生能源。研究將一部分綠能占比換成 CSP 之後,除了可減少大量棄光與棄風效應,鄰近的化石燃料廠也不用再頻繁因應變動型能源產電波動而升降載,受益價值為每 KWh 24-30 美分。

雖然 CSP 目前建造成本相對高昂,但隨著裝置量上升與技術進步,未來價格也會進一步降低,中國也計畫在 2020 年之前裝置 5GW CSP 系統,並希望電價可降至每 KWh 11.51 美分。

清華大學電機系康重慶教授指出,目前並非所有材料與零件都是中國製造,因此 CSP 在中國推行速度較慢,但該技術未來進展將會越來越快。研究已發表在《Applied Energy》。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:Flickr/alex lang CC BY 2.0)