中国太阳能熔盐微电网的发展现状

中国太阳能熔盐微电网的发展现状

蒋中华杜佩英史忠录

（青海盐湖工业股份有限公司）

摘要：太阳能光热熔盐发电作为一种清洁能源利用技术正在受到越来越多的重视，建设基于熔盐发电的微电网不仅可以解决电力系统运行难度大、调节能力弱等问题，而且可以满足用户对于安全性、灵活性等方面的需求。本文着重介绍太阳能熔盐微电网在我国发展的现状。

关键词：熔盐；微电网；太阳能

0引言

太阳能作为一种清洁的可再生能源，具有光伏和风力发电无法比拟的优势。光热发电最大的特点是可以将太阳能以热能的方式储存起来，并在必要时转化为电能输送到电网。这种将发电与储能相结合的方式，对于弥补太阳能发电的间歇性，以及对电网的调峰能力具有非常重要意义。

1光热熔盐发电的优势

1.1技术优势

人们对理想能源的标准已有三项共识：可再生，低成本，无伤害，以及为了强化应用而衍生出来的可兼容性。所谓“可兼容”，即与传统能源设施兼容、与化石能源功能兼容。目前，最有可能满足上述理想能源四项标准，特别是“可兼容”标准的主要技术途径是太阳能光热技术，因为光热技术实质上是以“太阳能集热器”替代燃煤锅炉，它直接实现了对太阳的光能和热能的利用。

与其他可再生能源相比，光热发电是目前唯一有望替代火电作为基础电力的清洁能源形式，解决了新能源领域的“最大难题”——能量储存，从而实现了电力输出“连续、稳定、可控”，而且直接输出交流电，并网友好。光热发电的“熔盐储热”是一种物理储能的方法，通过数以万吨计的高温熔盐可以储存数以百万千瓦时的能量。

光热发电被看好的另一个原因是源于它的效率优势。光热发电是可再生能源利用的一种，一般认为，光热发电比光伏发电具有转化效率高、24小时不间断发电等优势。据悉，一般的光伏发电转化效率为10%—20%，而中海阳玉门槽式光热电站项目的承诺转化效率为24.6%。

1.2政策优势

在国家能源局此前印发的《太阳能发展“十三五”规划》中明确指出，到2020年底，太阳能热发电装机达到500万千瓦，太阳能热利用集热面积达到8亿平方米，太阳能年利用量达到1.4亿吨标准煤以上。按照“统筹规划、分步实施、技术引领、产业协同”的发展思路，明确光热发电的重点任务为，组织光热发电示范项目建设，发挥太阳能热发电调峰作用，建立完善太阳能热发电产业服务体系。业内专家预计，“十三五”时期，光热产业对经济产值的贡献将突破万亿元。其中，光热发电产业对经济产值的贡献将达到6000亿元，平均每年拉动经济需求1200亿元，同时带动高端制造、新材料、电子工业、互联网等相关产业发展。

2微电网简介

2.1微电网概念

随着新型电力电子技术的不断成熟，基于风、光、热、储等绿色能源的分布式发电技术蓬勃发展。为了减缓大规模的分布式电源单机入网对大电网的冲击，弥补电力系统对分布式电源广泛渗透承载能力的不足，充分发挥分布式发电技术的优势，微电网的概念应运而生。微电网是集发、配、用电为一体的自治系统，构建了全新的能源技术公平竞争体系，具有长久的技术、经济、环境和社会效益。

2.2微电网分类

微电网分为交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网。交流微电网中，风机、微燃机等输出交流电的分布式电源通常直接或经AC／DC／AC转换装置连接至交流母线，而光伏模块、燃料电池等输出直流电的分布式电源则必须经过DC／AC逆变器连接至交流母线，分布式电源和公共电网依照特定的计划为负荷供电。

直流网络构架是未来微电网发展的方向，更加符合负荷多样性的发展趋势，分布式电源、储能系统、交直流负荷等均通过电力电子装置连接至直流母线，储能系统可以通过电力电子装置补偿分布式电源和负荷的波动。与交流微电网相比，直流微电网具有损耗小、效率高、控制简单等优势，但是，直流微电网仅仅处于起步阶段且规划设计缺乏成熟统一的标准，大规模推广与发展是一个长期的过程。

交直流混合微电网既含有直流母线又含有交流母线，既可以直接向直流负荷供电又可以直接向交流负荷供电，解决了多次换流带来的诸多问题，降低了电力变换带来的能量损耗，具有更高的效率和灵活性，是未来最有潜力的配电网形式。其具有直流部分独立运行、交流部分独立运行、交直流部分协调运行3种运行模式，囊括了交流微电网和直流微电网的优点，对交直流分布式电源皆有较好的兼容性。

3我国光热熔盐微电网现状

3.1我国光热熔盐发展现状

与国外光热发电技术在材料、设计、工艺及理论方面长达50多年的研究相比，我国的太阳能热发电技术研究起步较晚，直到20世纪70年代才开始做一些基础研究。“十二五”期间，我国太阳能光热发电行业实现突破性发展形成了太阳能光热发电选址普查、技术、导则、行业标准等指导性文件。2013年7月16日，青海德令哈50MW塔式太阳能热发电站一期10MW工程顺利并入青海电网发电，标志着我国自主研发的太阳能光热发电技术向商业化运行迈出了坚实步伐，填补了我国没有太阳能光热发电的空白。

3.2我国微电网发展现状

近些年来，我国各大科研院校和研究机构在国家“973”项目、“863”计划项目的支持下探索了微电网发展中的一些重大技术问题，并搭建了一些具有代表性的微电网平台。中国首个微电网平台是由日本三菱公司在新疆星星峡建立的，建设地点虽然偏僻，但该微网却并未铺设昂贵的通讯线路，而是通过对各个环节的协调控制，实现了微电网的自动运行。另外，由国家发改委牵头，杭州电子科技大学与日本NEDO合作建立了当时国际上唯一的光伏发电比例达50％的实验微型电网，白天，该微电网能够供应两栋楼的用电，因为微网系统通过公共耦合点（PCC）与主电网相连，所以在夜晚各负荷可以直接从主电网中吸收电能，确保自身供电；同时，该微网内，储能系统可以大大抑制公共耦合点处的功率波动，这对主电网来说是一个非常友好的特性。合肥工业大学建立的多能源发电实验平台则显得更为全面；该系统内部包括光伏发电、风力发电、燃料电池发电，同时配备了蓄电池和超级电容等储能装置，这也是目前国内比较成熟的一个微电网平台。

4光热熔盐微电网发展建议

根据全国700多个气象站长期观察积累的资料表明，青海西部、宁夏北部、新疆西部等地区，年辐射总量可达1865-2333kWh/m2，满足建造规模化太阳能发光热发电站所对应的辐射资源要求。另外，我国的沙化土地面积达169万平方公里，其中有水力和电网资源的沙地约有30万平方公里，有充分的土地资源条件发展太阳能光热发电。

目前随着我国城镇化、工业化进程加快，中西部农村和工业能源需求量大大增加，而且中西部地区偏僻，架设传统的大电网成本极高，施工难度也极大，不具备经济性与可操作性。发展小型微电网已成为满足用电需求的首要选择。建议在我国中西部的偏远地区和循环经济工业区可以大力发展光热熔盐微电网。

其次，要尽快建立规范的技术标准体系。根据国内外微电网理论与实践，结合电力系统相关标准，建立包含微电网规划设计、拓扑架构、模式转换、负荷投切、电能质量、控制保护等系统全面的标准体系。

5结束语

光热熔盐微电网能够有效地整合太阳能的这一清洁的可再生能源，在提高供电稳定性、降低温室气体排放的同时为主电网提供了强有力的支撑辅助服务，为电力系统稳定、安全、高效、快速的发展提供了新思路，具有长久的经济、技术、环境和社会效益。未来的电网将是交直流混合、微电网与主电网共存、各种可再生能源合集的动态智能系统，随着时间的推移，光热熔盐微电网技术的优势与效益将被充分发掘，越来越多的用户将会因此受益。

参考文献：

[1]梅文龙，施佳余，张旭东，吴国庆.微电网发展研究[J].电源技术，2017，41（2）：334—336.

[2]孟明，陈世超，赵树军，李振伟，卢玉舟.新能源微电网研究综述[J].现代电力，2017，34（1）：1—7.

作者简介：

[1]蒋中华，男（1983.09—）安徽亳州人，工程师，供职于青海盐湖工业股份有限公司研发中心，长期从事无机盐化工领域。

[2]杜佩英，女（1976.7—）青海乐都县人大学本科学历，工程师，现供职于青海盐湖工业股份有限公司技术部，从事于生产技术管理。

[3]史忠录，男（1976.12—）青海民和县人大学本科学历，高级工程师，现供职于青海盐湖资源综合利用重点实验室，从事于盐化工生产与研究。