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2016.8-2017.7 美国三大光热电站最近一年的发电表现对比

放大字体  缩小字体 时间:2017-10-13  来源:CPSPLAZA  浏览:761
核心提示:据CSPPLAZA研究中心统计,美国光热发电市场的项目总装机规模已达1.83GW,仅次于老牌光热帝国西班牙,位居全球第二。在美国光热发
据CSPPLAZA研究中心统计,美国光热发电市场的项目总装机规模已达1.83GW,仅次于老牌光热帝国西班牙,位居全球第二。在美国光热发电发展史上,有两个具有里程碑式意义的时间节点——1984年,美国率先建成了全球第一个商业化的槽式电站SEGS1;至2014年,美国五大光热电站(Ivanpah、Mojave、Solana、Genesis和CrescentDunes)全部落成,一举让本国的光热装机规模实现了突破性增长,也将全球的光热项目推向了大规模开发,成功验证了百MW级光热电站的商业化可行性。

其中,最受中国光热市场瞩目的应是Ivanpah、Solana和CrescentDunes(即新月沙丘)三大电站。Ivanpah电站是世界上首个商业化投运的百MW级塔式电站,Solana电站则是大型槽式带储能电站的样本,CrescentDunes电站更是大型商业化熔盐塔式电站的标杆工程。

截止目前,除投运时间稍晚的新月沙丘(2014年建成,2016年2月正式投运)外,Solana和Ivanpah的运行时间分别达到3年9个月、3年5个月。距CSPPLAZA去年9月份统计上述电站的发电量已超过一年时间,这三大电站在最近一年中的运行状况如何?实际发电表现谁更胜一筹?与去年同期相比,电站的表现有无明显提升?CSPPLAZA对此再次进行了统计分析。

Solana、Ivanpah与CrescentDunes的最新发电概况

Solana槽式电站配6小时储热,设计年发电量为944000MWh,于2013年10月正式并网发电。Ivanpah塔式水工质电站无储热,PPA协议年供电量为975000MWh,于2014年2月13日正式并网投运。新月沙丘熔盐塔电站配10小时储热,设计年发电量为500000MWh,于2016年2月份正式并网投运。这三个大型光热电站自2016年8月至2017年7月的月度发电量如下表所示。


表:Solana、Ivanpah与CrescentDunes月均发电量

按照设计年发电量,Solana、Ivanpah和新月沙丘三大电站的设计月平均发电量分别为78667MWh、81250MWh和41667MWh。从上表可见,Solana电站在2017年3、4、5、6月份的实际发电量均高于月平均值,而6月115921MWh的发电量直接刷新了该电站自投运以来的历史最高单月发电记录,此前其记录是在2015年8月的91475MWh。Ivanpah电站在5、6月份的单月发电量超出了月均设计值。(注:需要指出的一点是,考虑到太阳辐照强度的季节性变化,月平均发电量对比的参考意义较为有限。)

新月沙丘电站由于在2016年10月份发生了一起小规模的熔盐罐熔盐泄露事故,导致了长达8个月的停机修复周期,今年7月方重新恢复运行,因此尚未能在内华达州地区光照最为充足的夏季出现发电小高峰。但根据该电站已发布的数据显示,最高单月记录更新为2016年9月的30514MWh,上一次的最高纪录是2016年7月的25560MWh。并且在今年8月21日,日全食横扫美国全境时,新月沙丘的电力输出维持平稳,丝毫未受日食干扰而展现了储能型光热电站的优越性。


新月沙丘电站的开发商SolarReserve此前曾表示,该项目尚需一年的过渡学习期才能达到设计发电目标。但从目前状况来看,熔盐泄漏事故的发生无疑将这一过渡期再度延长,究竟何时才能达到预期发电目标尚未可知。

作为全球首个百MW级商业化大规模塔式熔盐电站,新月沙丘的最终运行状态以及在运行中遭遇的种种问题、挑战,不仅会为中国首批光热示范项目中的9个熔盐塔电站(9个塔式电站现已全部确定采用熔盐塔技术)提供有益的经验,还会对部分首批示范项目的执行进度、甚至是第二批示范项目的技术路线选择产生不同程度的影响。

Solana、Ivanpah电站2016年、2017年同期发电表现对比

与其他发电站不同,光热发电技术的发展历程较短,因此电站在实际运行过程中往往需要一定的过渡学习期,通过运维操作的不断优化,强化电站各部分组件的进一步磨合等途径来逐步提升发电量。那么三大电站的实际运行表现是否都呈现出攀升态势呢?CSPPLAZA对Solana、Ivanpah电站在2016年和2017年1~7月同期的发电量进行对比分析,新月沙丘电站由于同期发生熔盐泄露事故而暂不列出。

与新月沙丘电站类似,装机280MW的Solana光热电站2013年10月并网投运,在此后1年半的时间内,该电站的表现不佳,但电站各相关方纷纷表示这种不利现状将很快得到改善。在2015年,Solana的年度总发电量达到718843MWh,比2014年的603567MWh同比增加19.1%。Solana2016年的年度总发电量达到643670MWh,比2015年同比减少10.6%。而2016年与2017年同期的月底发电量对比如下:


如图所示,相较于2016年同期,Solana电站2017年3、4、6月的发电量显著增长,而2、5月发电量与去年基本持平,1、7月则明显低于7月。而2017年7月的发电量之所以锐减,应与电站在当月发生变压器起火事故有关,阻碍了该电站当年再创新高的可能。

同样在运行之初,实际表现并没有达到合同要求的电站还有Ivanpah。为尽量避免违约,加州政府于2016年3月批准一项协议,给予NRG及其合作方额外6个月的宽限期,不久之后,NRG即宣布,Ivanpah电站的产量增加一倍多,并且正在努力达到承诺目标,但宽限期最终又延长至一年,而这一宽限协议在2017年2月1日正式到期。

该电站的运营商NRG能源公司曾表示,Ivanpah电站的实际发电量继续攀升,已经能够供应足够电力,有望于2018年达到既定发电目标。


如上图所示,在2017年1~7月中,Ivanpah电站的月发电量在1、4、5、6月超过上一年,2、3、7月的表现则略次于上年同期。2016年前7个月的总体发电量为397557MWh,2017年前7个月的总体发电量达到414718MWh,比上年同比增长4.14%。值得一提的是,该电站于2016年5月曾发生一起小型火灾,致使起火的三号吸热塔暂时停运,因此当月的发电量仅达到2017年同月的一半。

非储能型电站Ivanpah的天然气补燃占比

Ivanpah与其他两个电站的区别之一就是并没有配备储能系统,这导致该电站在不同季节需要配置不同量的天然气补燃,以确保电站能够在辐照状况不佳的天气下维持稳定运行。

Ivanpah电站在2016年8月至2017年7月的天然气补燃占比如图所示:


如图,Ivanpah在上述12个月内,应用的天然气补燃部分的发电总量为33087MWh,月平均发电量为2817.25MWh,在2017年4月的天然气补燃占比达到最高,为9.63%,2017年5月占比2.59%,为此次统计期内最低。 
 

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