《发电技术》2025年第4期刊发了刘佳佳 巨星题为《弃电热储能光伏-光热复合发电系统技术经济性分析》的论文表示，PV-CSP-EH复合系统能够提高发电量和渗透能力，显著降低弃电量，以更经济的方式优化弃风弃光问题，为构建新型电力系统作出贡献。
►摘要
目的 光伏-聚光太阳能发电(photovoltaic-concentrating solar power，PV-CSP)复合系统结合了PV低成本和CSP高可调度性的优势，但同时也面临弃电和储能利用率低的普遍问题。为实现PV弃电热转化储能利用，提出了一种配置电加热(electric heater，EH)装置的PV-CSP复合系统(PV-CSP-EH)。
方法 通过构建PV-CSP-EH复合系统准稳态模型，以1 h为时间间隔分析了系统全年运行特性。通过参数分析和帕累托寻优模型，得到了不同系统配置下的性能变化规律和平准化度电成本(levelized cost of electricity，LCOE)最优参数。
结果 PV-CSP-EH复合系统全年发电量和渗透率比传统PV-CSP复合系统分别提高了8.2%和16.2%；同时，其全年弃电量仅有2 GW⋅h，弃电回收率、转化率分别达到94.1%、35.2%；在最优配置下，其LCOE可低至0.138美元/(kW⋅h)，比传统PV-CSP复合系统降低了6.8%。
结论 PV-CSP-EH复合系统能够提高发电量和渗透能力，显著降低弃电量，以更经济的方式优化弃风弃光问题，为构建新型电力系统作出贡献。
论文表示，光伏(photovoltaic，PV)发电是太阳能发电中最有前景的技术之一。光伏发电已实现比火力发电更低的发电成本。但是，太阳能等可再生资源具有随机性、波动性和间歇性，使得电力输出不稳定并与用电需求不匹配。因此，提高可再生能源发电系统的灵活性以实现供需匹配，成为构建新型电力系统面临的关键问题。在此背景下，储能的重要性作用凸显。
而聚光太阳能发电(concentrating solar power，CSP)是另一种极具发展前景的太阳能发电技术。通过配置成本更低的储热系统(thermal energy storage，TES)，CSP可提供持续且可调度性高的电能输出。与PV配置电化学储能系统不同，CSP电站LCOE随规模增大呈下降趋势。CSP电站可实现超过10 h甚至全天候的发电能力。目前，由于CSP电站组成复杂，整体建设成本高，其LCOE(约0.158美元/(kW⋅h))相比于PV(约0.049美元/(kW⋅h))仍有差距。为了同时满足储能和成本需求，PV-CSP复合发电技术受到广泛关注。通过结合PV电站的低发电成本和CSP电站的低储能成本，PV-CSP复合发电系统具有大规模发电的优势，并可作为实现100%可再生能源发电的潜在方案。根据国际能源署(International Energy Agency，IEA)预测，2020—2050年，PV-CSP复合系统的LCOE将从0.15美元/(kW∙h)降至0.08美元/(kW⋅h)。目前，智利、摩洛哥、沙特、阿联酋、中国等国家已经开始进行商业化的PV-CSP电站建设。商业化PV-CSP电站皆具有非紧密复合特征，即从技术上实际为PV、CSP两种独立发电系统的组合，通过发电调度进行整合；从研究层面来看，难点集中于电力和运行的调度。因此，在大规模PV-CSP复合系统中，PV电站仍然需要配置储电装置平抑供需波动。Zhai等提出一种利用储热系统完全代替储电的PV-CSP复合电站，通过电厂规模和调度策略优化，年发电量比传统PV-CSP系统增加了6.5%，容量增加了4.9%。但是，目前PV-CSP复合系统在实现高比例可再生能源发电上具有局限性，仍无法完全避免弃电现象，其主要原因是高比例可再生能源渗透需求导致光伏发电需要配置更高容量的电化学储能规模。因此，储能成本过高是实现高比例可再生能源发电的主要阻碍。
为了更有效地实现PV-CSP系统复合，需要打通PV和CSP两个独立电站间的能量传递，用低成本的储热形式实现全系统的储能需求。Han等提出了一种新型的风-光-热-储复合发电系统，通过增加电加热(electric heater，EH)模块，将弃风、弃光电力进行热转化并储存于储热系统中，用于CSP电站发电。Guo等和Ding等也分别提出了类似的电加热系统，通过风电-光热的复合，系统弃电率可降低41%；结果也表明，复合系统采用更大规模的储热系统来消纳弃电转化热是经济可行的。
综上所述，PV电站弃电热转化成为一条有效且可实施的路径。虽然PV-CSP复合电站已在国内外商业化运行，但对于增加电加热装置提升复合电站经济性的研究鲜见报道。为此，本文以张北地区辐照资源和电力需求为背景，研究在传统PV-CSP系统配置的基础上增加电加热熔融盐装置对系统性能的影响，为推广电加热PV-CSP(PV-CSP-EH)复合技术、升级现有PV-CSP电站提供参考。
结论
通过建立PV-CSP-EH复合系统准稳态模型，分析了不同系统配置下动态输出性能和LCOE最优参数，主要结论如下：
1）在设计参数下，PV-CSP-EH复合系统可以收集更多的热能，满足更长时间的负载需求。
2）在全年动态分析中，相比于传统PV-CSP复合系统，PV-CSP-EH复合系统提高了发电量和渗透能力，显著降低了弃电量。
3）在光伏功率65MW、储热时长6h和电加热功率25MW的配置下，PV-CSP-EH复合系统取得最优LCOE，即0.138美元/(kW⋅h)，比传统PV-CSP复合系统降低了6.8%，具有更好的经济性。
本文引用格式
刘佳佳, 巨星. 弃电热储能光伏-光热复合发电系统技术经济性分析. 发电技术[J], 2025, 46(4): 807-817 DOI:10.12096/j.2096-4528.pgt.24060
LIU Jiajia, JU Xing. Techno-Economic Analysis of Photovoltaic-Concentrating Solar Power Hybrid System for Thermal Energy Storage of Electricity Curtailment. Power Generation Technology[J], 2025, 46(4): 807-817 DOI:10.12096/j.2096-4528.pgt.24060