太陽能熱能成為中國履行氣候承諾的關鍵。一項新研究調查了可再生能源的最佳組合，為中國最適合擴大可再生能源的兩個省份的電力系統運營商提供最低成本。
中國的電力系統運營商必須投資可再生能源以滿足氣候承諾。風力發電和光伏發電是成本最低的可再生能源，但它們只在大風或晴天時才能發電。相比之下，更昂貴的聚光太陽能(CSP)可以相對便宜地存儲其太陽能，并且持續時間長，可以在任何時間，白天或夜晚提供電力。
令人驚訝的是，由于白天或晚上的靈活調度，更昂貴的CSP最終可以證明對于擁有大量可再生能源的電力系統來說成本更低。
北京清華大學的一個研究小組在7月份的“應用能源”雜志上報告了他們的研究結果，即在高可再生能源穿透電力系統中集中太陽能的經濟理由。他們分析了各級CSP的成本效益，取代了計劃的可變可再生能源(VRE)，如光伏和風能。
在兩個省份，特別是青海和甘肅，它們計劃分別提供VRE的最大負荷的83%和104%，作者發現用CSP代替5%到20%的VRE將導致成本最低。系統操作員。
這些研究人員以前的論文為中國國家發改委的決策者提供了電力系統規劃藍圖。
第一作者，重慶康教授，清華大學電氣工程系主任，是300多項可再生能源和電力系統規劃和運行研究的作者。第二作者，張寧副教授，一直專注于電力系統的可再生能源分析和優化。
“我們與這個政府進行了非常密切的合作，”康教授告訴SolarPACES。“我們之前已經提出了幾項關于風能和太陽能的研究，他們現在已經對CSP有了更多的興趣，CSP仍然處于發展的第一階段。感興趣的原因是中國已經設定了一個非常積極的可再生能源目標能源，風能和光伏發電已經在快速發展。他們有幾個人專注于可再生能源，國家發改委是能源局。“
該研究量化了CSP的“平準化效益”
該研究主要關注CSP對青海和甘肅電力系統的益處。這兩個省都擁有出色的太陽能資源和大型太陽能或風力發電廠的良好選址機會，以及部署風能和太陽能技術的雄心勃勃的計劃。
青海計劃提供82.3%的最大負荷需求，合并13 GW的VRE; 來自3 GW的風力發電和10 GW的PV。甘肅計劃從27 GW的VRE中提供104.3%的最大負荷需求; 20 GW的風和7 GW的太陽能PV。
通過將CSP的經濟效益結合起來作為一種靈活的可再生能源發電資源，能夠按需調度太陽能并進一步降低風電和光伏發電限電，他們為CSP獲得了“平準化利益”數字。
該研究表明，如果CSP取代了這些省份提出的太陽能光伏和風力發電的5%至20%，則每千瓦時可獲得18至30美分的額外能源和靈活性。CSP能源和靈活性的較高價值有利于其相對較高的投資成本。
確信CSP的技術不成熟是暫時的
這項研究正值中國大膽計劃的時候：到2018年，2018年的全球CSP部署量將達到5GW的兩倍。在1GW的18個示范項目中，中國計劃建設5GW的CSP。
研究發現，集中太陽能將有助于中國削減氣候行動的成本
在高可再生能源穿透電力系統中集中太陽能的經濟理由。信用：可再生能源
第一輪示范項目的一些初步目標已證明比預期更難實現。有幾個項目退出，無法按時達到最初的里程碑。
然而，作者非常有信心這些成長的痛苦是可以克服的，并指出CSP與PV和風相比幾乎沒有開始部署。
“目前并非所有部件都可由中國生產，因此施工過程中的學習過程有點延遲，”康說。他們強調CSP創業問題并非不可克服：“他們仍在學習;在不久的將來發展會更快。”
為什么中國需要更長時間的CSP存儲
中國所有計劃的CSP都包括熱能儲存(TES)。該研究指出：
“在植物CSP TES系統目前成本更低(周圍20-70 $ /千瓦時資本成本)大于電池能量存儲系統(具有高于150 $ /千瓦時資本成本)”
“CSP是一種可以靈活調度的新技術，”Kang指出。“我認為中國不想錯過這項技術。因此，最初的20個項目，約1吉瓦的CSP，就是說這項技術在中國是如何運作的。”
中國對夜間電力的需求相對大于其他國家，因為工廠在許多地區嗡嗡作響。
“我之前提出的一個非正式建議是，中國的存儲時間應該更長，”他說。“在大城市，如北京和上海，我們的負荷在晚上約為60%，與美國的大城市一樣 - 但在中國西部，工廠運營24小時。夜間的負荷約為白天的80%，它確實如此。并沒有真正消失，因此需要長時間存放;至少需要10個小時。“
模擬整個電力系統。張博士和博士 北京清華大學電氣工程系的候選人Ershun Du幫助設計了分析軟件，使用來自發電和輸電擴展規劃和負荷預測數據的電力系統數據。
“我們使用的分析工具或軟件是我們團隊內部開發的軟件; GOPT它是一個電力系統操作系統軟件，能夠進行全年的電力系統調度，考慮到各種類型的發電和詳細的AC /直流電網和實用調度規則“杜解釋說。“該軟件使用足夠數量的VRE輸出情況長時間模擬電力系統運行，因此能夠對風力，光伏和CSP的電力系統運行經濟性進行可靠的估算。”
數據來自各省的電力規劃藍圖。
“我們進行了這項分析，以模擬在青海省和甘肅省投資CSP工廠是否經濟，以證明CSP發電廠能帶來多大或多大的利益，”Du說，他在2017年訪問過NREL的學者，相關研究估計了CSP在美國西部互聯網絡中為電網帶來的價值。
調查結果：CSP的收益超過了兩省的成本
CSP為甘肅省帶來了最大的利益，減少了太陽能和風能的削減，同時通過降低燃料成本，提高成本和啟動停止成本來降低現有燃煤發電的成本在不斷增長的太陽能和風能之間。
在青海省，收益會更低。CSP將建在一個高沙漠地區，幾條大河源自高山。“他們是兩個非常不同的動力系統，我們發現CSP在甘肅省有更多的好處，因為青海省已經有很多水電，”杜解釋說。與CSP一樣，水電可以調度，使其成為光伏和風能同樣良好的“填充物”。
在甘肅，受益價值為每千瓦時發電24至30美分(0.238-0.300美元/千瓦時)。在Quinghai，擁有豐富的水電，平均受益價值低于20美分(0.177-0.191 $ / kWh)。
“我們發現，即使建立CSP的初始成本較高，在兩個省份投資CSP仍然是經濟的，因為其適應風力和光伏的外部效益非常高，導致電力系統運營的成本隨著時間的推移而降低，”結論張。“然而，CSP補貼仍然需要將收益內部化，以償還其重大投資。
