近年来，我国清洁可再生能源持续增长，清洁低碳、安全高效的能源体系正加快构建，推动能源绿色发展已经成为生态文明建设的重要内容，成为新时代能源发展的主题。这其中，光热发电为电力系统清洁化转型面临的灵活资源稀缺问题提供了可行的解决方案（摘自：清华大学电机系教授、系主任清华大学能源互联网研究院院长康重庆）。为探讨光热发电开启能源转型新途径，7月24日，由中国电机工程学会主办，电力规划设计总院、鲁能集团有限公司和中国电机工程学会太阳能热发电专业委员会联合承办的“2019年清洁高效发电技术协作网太阳能热发电技术专题会议”在青海省格尔木市举行。电力规划设计总院发电新技术处处长、教授级高级工程师张晋宾在会上作了题为《光热发电基地规划与发展前景》的主题报告。在报告中，他从光热发电的优势、电力外送方案对比、资源条件、光热发电基地规划开发时序等几个方面，用了大量图表和数据对我国光热发电的前景进行了阐述，说明我国发展光热发电产业对于推动能源绿色发展的重要意义。以下是他报告的主要内容：
一、光热发电的优势
光热发电是一种利用太阳的直接辐射能聚集在吸热器上，加热吸热器中的传热介质；然后产生高温高压蒸汽，驱动汽轮发电机组发电的发电形式。
图：光热发电原理图
1、光热发电机组出力特性
下面的曲线图是西班牙Gemasolar光热电厂20MW机组（15h熔盐储热）出力特性：
（1）通过配置15小时储热，可实现连续24小时满负荷发电；
（2）夏季实现一周内连续满负荷出力；冬季夜间降低出力，亦可实现一周内连续出力。
由此可以看出，光热发电具备良好的调节特性，可迅速响应电网负荷需求，快速调节机组的出力，具备参与电力系统调峰和调频的能力。
与普通燃煤机组发电相比，光热发电机组具有更优异的调节性能。
与光伏发电相比，光热发电出力稳定、调节性能优越，对电力系统友好。
此外：（1）光伏要成为系统中可靠的电力保障，则必须配置至少6h的储能电站（以满足晚高峰电力需求）；（2）同容量的光热发电机组的年发电量约是光伏发电的2.5倍，同时，光热发电可以提供可靠的电力保障，即100%参与电力平衡，不需要电力系统额外配套建设储能电站。
由上图可以看出，光伏+储能实际成本是高于光热发电的。
2、光热发电机组在系统中的调节作用
下面我们以目前新疆电网为例进行模拟计算，装设光热发电机组从100万千瓦至500万千瓦，可减少弃风弃光电量10.2%—37.6%。
以目前西北电网为例，如果关停1200万千瓦常规火电机组，采用等容量新能源发电装机替代，在以下两种方案场景下：
（1）新增1200万千瓦光热装机。
（2）新增1200万千瓦风电、光伏装机。
当某台35万千瓦燃煤机组故障跳闸后，通过模拟计算可以看出：在光热发电机组的转动惯量支撑下，系统能够快速维持频率稳定，优于风电+光伏发电方案。
图：某台35万千瓦燃煤炼机组故障跳闸后的系统频率偏差曲线
二、电力外送方案对比
以±800kV的特高压直流外送通道为例，选择新疆哈密地区外送电力到江苏，送端采用不同的电源配置方案，并对其进行技术经济性测算和对比分析。设计输电功率800万千瓦，为保证受电地区的供电可靠性，电源配置原则为：可靠电源功率不低于600万千瓦，年输电量约440亿千瓦时。
从以上电力外送方案对比结果可以看出：
（1）采用煤电+风电+光伏的电源配置方案，输送新能源电力的比重仅为44.2%，难以进一步提高。
（2）方案三与方案二对比：在相同的煤电和风电装机容量条件下，配置光热发电机组方案比配置光伏+电储能方案的经济性更好。虽然光伏发电的成本低于光热发电，但是为保障通道电力供应的可靠性，需要配置较大规模的电储能，而电储能的造价相对较高，寿命周期相对较短，使光伏+电储能方案的经济性下降。
（3）方案四与方案三对比：煤电采用CCS后，燃煤发电成本大幅增加，采用光热发电全部替代燃煤发电，外送新能源电力比重可达到100%，而且经济性更好。
三、资源条件
1、光资源
内蒙古自治区西部的巴彦淖尔市西部及阿拉善盟、甘肃省酒泉市、青海省海西州和新疆自治区的哈密地区等区域年太阳直接辐射量超过1800kWh/m2，非常适宜进行光热发电项目的建设。
2、土地资源
内蒙古自治区西部、甘肃省、青海省和新疆维吾尔自治区适宜建设规模化光热发电基地的国土面积合计约78万km2，可支撑光热发电装机约7800GW 。
3、水资源
• 水资源是限制光热开发的重要因素；
• 我国西北地区水资源相对短缺，如采用先进空冷机组技术，可有效降低机组耗水指标；
• 2030年及以后，考虑采用超临界CO2循环光热发电技术。
图：水资源支撑光热发电基地规模统计一览表
四、光热发电基地规划开发时序
根据光资源、土地资源和水资源情况，结合西电东送的规划情况，内蒙古自治区、甘肃省、青海省和新疆维吾尔自治区（含兵团）光热发电基地2030、2035和2050可以实现的装机规模如下：
五、总结
1、光热发电机组的电力输出稳定可靠，调节性能优越。可以作为电力系统中的主力机组承担基本负荷，也可以作为调峰机组承担调峰负荷，并能够减少电力系统对储能电站容量的需求。
2、结合我国西电东送战略，在西北的电力外送通道送出端配置光热发电机组，替代煤电机组，可显著提升输电通道的可再生能源电力比重，与配置光伏+电池储能电站相比，具有更好的可靠性和经济性。
3、结合我国的光资源、土地资源和水资源情况以及西电东送的发展趋势，2030、2035和2050年在内蒙古自治区、甘肃省、青海省和新疆维吾尔自治区（含兵团）等光热发电基地，可以分别实现120GW、220GW和520GW的装机规模。
4、在我国西部大规模建设光热发电基地，可有效促进我国能源转型战略目标的实现，同时可将西部地区的资源优势转化为经济优势，促进西部地区的经济和社会发展，并且有利于消化我国煤电产业的过剩产能，促进国家经济发展。（董清风 整理报道）
