太阳能热能成为中国履行气候承诺的关键。一项新研究调查了可再生能源的最佳组合，为中国最适合扩大可再生能源的两个省份的电力系统运营商提供最低成本。
中国的电力系统运营商必须投资可再生能源以满足气候承诺。风力发电和光伏发电是成本最低的可再生能源，但它们只在大风或晴天时才能发电。相比之下，更昂贵的聚光太阳能(CSP)可以相对便宜地存储其太阳能，并且持续时间长，可以在任何时间，白天或夜晚提供电力。
令人惊讶的是，由于白天或晚上的灵活调度，更昂贵的CSP最终可以证明对于拥有大量可再生能源的电力系统来说成本更低。
北京清华大学的一个研究小组在7月份的“应用能源”杂志上报告了他们的研究结果，即在高可再生能源穿透电力系统中集中太阳能的经济理由。他们分析了各级CSP的成本效益，取代了计划的可变可再生能源(VRE)，如光伏和风能。
在两个省份，特别是青海和甘肃，它们计划分别提供VRE的最大负荷的83%和104%，作者发现用CSP代替5%到20%的VRE将导致成本最低。系统操作员。
这些研究人员以前的论文为中国国家发改委的决策者提供了电力系统规划蓝图。
第一作者，重庆康教授，清华大学电气工程系主任，是300多项可再生能源和电力系统规划和运行研究的作者。第二作者，张宁副教授，一直专注于电力系统的可再生能源分析和优化。
“我们与这个政府进行了非常密切的合作，”康教授告诉SolarPACES。“我们之前已经提出了几项关于风能和太阳能的研究，他们现在已经对CSP有了更多的兴趣，CSP仍然处于发展的第一阶段。感兴趣的原因是中国已经设定了一个非常积极的可再生能源目标能源，风能和光伏发电已经在快速发展。他们有几个人专注于可再生能源，国家发改委是能源局。“
该研究量化了CSP的“平准化效益”
该研究主要关注CSP对青海和甘肃电力系统的益处。这两个省都拥有出色的太阳能资源和大型太阳能或风力发电厂的良好选址机会，以及部署风能和太阳能技术的雄心勃勃的计划。
青海计划提供82.3%的最大负荷需求，合并13 GW的VRE; 来自3 GW的风力发电和10 GW的PV。甘肃计划从27 GW的VRE中提供104.3%的最大负荷需求; 20 GW的风和7 GW的太阳能PV。
通过将CSP的经济效益结合起来作为一种灵活的可再生能源发电资源，能够按需调度太阳能并进一步降低风电和光伏发电限电，他们为CSP获得了“平准化利益”数字。
该研究表明，如果CSP取代了这些省份提出的太阳能光伏和风力发电的5%至20%，则每千瓦时可获得18至30美分的额外能源和灵活性。CSP能源和灵活性的较高价值有利于其相对较高的投资成本。
确信CSP的技术不成熟是暂时的
这项研究正值中国大胆计划的时候：到2018年，2018年的全球CSP部署量将达到5GW的两倍。在1GW的18个示范项目中，中国计划建设5GW的CSP。
研究发现，集中太阳能将有助于中国削减气候行动的成本
在高可再生能源穿透电力系统中集中太阳能的经济理由。信用：可再生能源
第一轮示范项目的一些初步目标已证明比预期更难实现。有几个项目退出，无法按时达到最初的里程碑。
然而，作者非常有信心这些成长的痛苦是可以克服的，并指出CSP与PV和风相比几乎没有开始部署。
“目前并非所有部件都可由中国生产，因此施工过程中的学习过程有点延迟，”康说。他们强调CSP创业问题并非不可克服：“他们仍在学习;在不久的将来发展会更快。”
为什么中国需要更长时间的CSP存储
中国所有计划的CSP都包括热能储存(TES)。该研究指出：
“在植物CSP TES系统目前成本更低(周围20-70 $ /千瓦时资本成本)大于电池能量存储系统(具有高于150 $ /千瓦时资本成本)”
“CSP是一种可以灵活调度的新技术，”Kang指出。“我认为中国不想错过这项技术。因此，最初的20个项目，约1吉瓦的CSP，就是说这项技术在中国是如何运作的。”
中国对夜间电力的需求相对大于其他国家，因为工厂在许多地区嗡嗡作响。
“我之前提出的一个非正式建议是，中国的存储时间应该更长，”他说。“在大城市，如北京和上海，我们的负荷在晚上约为60%，与美国的大城市一样 - 但在中国西部，工厂运营24小时。夜间的负荷约为白天的80%，它确实如此。并没有真正消失，因此需要长时间存放;至少需要10个小时。“
模拟整个电力系统。张博士和博士 北京清华大学电气工程系的候选人Ershun Du帮助设计了分析软件，使用来自发电和输电扩展规划和负荷预测数据的电力系统数据。
“我们使用的分析工具或软件是我们团队内部开发的软件; GOPT它是一个电力系统操作系统软件，能够进行全年的电力系统调度，考虑到各种类型的发电和详细的AC /直流电网和实用调度规则“杜解释说。“该软件使用足够数量的VRE输出情况长时间模拟电力系统运行，因此能够对风力，光伏和CSP的电力系统运行经济性进行可靠的估算。”
数据来自各省的电力规划蓝图。
“我们进行了这项分析，以模拟在青海省和甘肃省投资CSP工厂是否经济，以证明CSP发电厂能带来多大或多大的利益，”Du说，他在2017年访问过NREL的学者，相关研究估计了CSP在美国西部互联网络中为电网带来的价值。
调查结果：CSP的收益超过了两省的成本
CSP为甘肃省带来了最大的利益，减少了太阳能和风能的削减，同时通过降低燃料成本，提高成本和启动停止成本来降低现有燃煤发电的成本在不断增长的太阳能和风能之间。
在青海省，收益会更低。CSP将建在一个高沙漠地区，几条大河源自高山。“他们是两个非常不同的动力系统，我们发现CSP在甘肃省有更多的好处，因为青海省已经有很多水电，”杜解释说。与CSP一样，水电可以调度，使其成为光伏和风能同样良好的“填充物”。
在甘肃，受益价值为每千瓦时发电24至30美分(0.238-0.300美元/千瓦时)。在Quinghai，拥有丰富的水电，平均受益价值低于20美分(0.177-0.191 $ / kWh)。
“我们发现，即使建立CSP的初始成本较高，在两个省份投资CSP仍然是经济的，因为其适应风力和光伏的外部效益非常高，导致电力系统运营的成本随着时间的推移而降低，”结论张。“然而，CSP补贴仍然需要将收益内部化，以偿还其重大投资。
