新能源發(fā)展形勢下的煤電與光伏儲能聯(lián)動發(fā)展

文/姜 薇 曹炯明

2020年12月，我國在氣候雄心峰會上表示，到2030年，中國風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上；2021年3月，中央財經(jīng)委員會第九次會議提出，要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)；6月，國家能源局又發(fā)布了《關(guān)于報送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知》，這是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)與鄉(xiāng)村振興兩大國家重大戰(zhàn)略的重要措施。

業(yè)內(nèi)專業(yè)人士預(yù)測，到2030年，我國風(fēng)電、太陽能發(fā)電實際裝機(jī)容量將大大超出12億千瓦，或可達(dá)16億千瓦。截至2020年年底，全國口徑并網(wǎng)風(fēng)電、太陽能總裝機(jī)容量為5.3億千瓦。這意味著，未來10年，我國新能源裝機(jī)將新增至少6.7億千瓦，新能源發(fā)展將迎來又一輪高峰期，大量的新能源裝機(jī)將對電力系統(tǒng)產(chǎn)生前所未有的巨大影響。

然而當(dāng)前，我國電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)仍以火電為主，面對降碳目標(biāo)，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)并不意味著摒棄火電，而是對新能源與火電的協(xié)調(diào)發(fā)展提出了新要求。

1 煤電發(fā)展現(xiàn)狀及前景瞻望

截至2020年年底，我國火電裝機(jī)容量12.5億千瓦，占電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量的56.8%，其中，煤電裝機(jī)容量10.8億千瓦，占火電總裝機(jī)容量的86.4%。一直以來，煤電都是我國電力系統(tǒng)主要的電源形式，而2020年，裝機(jī)占比卻歷史性降至50%以下。在當(dāng)前降碳背景下，能源結(jié)構(gòu)將不斷調(diào)整優(yōu)化，煤電企業(yè)未來的發(fā)展方向是一項重要課題。

有觀點(diǎn)認(rèn)為，到“十四五”末，以風(fēng)電、光伏為主的新能源將取代煤電，煤電將徹底退出歷史舞臺。這一觀點(diǎn)是不科學(xué)的。公眾對于煤電的固有印象是高污染、高耗能，但其實早在“十二五”末，環(huán)保部、國家發(fā)改委、國家能源局就聯(lián)合印發(fā)了《〈全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案〉的通知》，要求到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現(xiàn)超低排放。截至2020年年底，全國達(dá)到超低排放限值的煤電機(jī)組約9.5億千瓦，約占煤電總裝機(jī)容量的88%，排放指標(biāo)優(yōu)于燃機(jī)機(jī)組。

近年來，雖然以風(fēng)電、光伏為主的新能源發(fā)展迅猛，但煤電機(jī)組所起到的支撐保障作用也不容忽視。風(fēng)電和光伏受氣象條件的影響和限制，機(jī)組出力時刻都在發(fā)生變化，且無法實現(xiàn)持續(xù)性供電。正因為有了煤電機(jī)組作為堅實的后盾，這些沒有后顧之憂的新能源機(jī)組的裝機(jī)容量和占比才能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)節(jié)攀升。然而，隨著新能源機(jī)組并網(wǎng)容量的增加，其出力的波動性和間斷性將進(jìn)一步凸顯，對電力系統(tǒng)的沖擊也將進(jìn)一步增大。因此，必須采取有效方式解決新能源機(jī)組調(diào)峰調(diào)頻及電壓控制的問題。

目前，大容量儲能技術(shù)尚未成熟，儲能電池的產(chǎn)量也遠(yuǎn)滯后于新能源的發(fā)展規(guī)模，同時，備受關(guān)注的氫能技術(shù)也僅僅處于示范應(yīng)用階段。慮到安全性、可靠性、穩(wěn)定性以及對電網(wǎng)調(diào)節(jié)的靈活性，作為電力系統(tǒng)“壓艙石”的煤電，無疑是當(dāng)前最優(yōu)的選擇。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)與煤電的續(xù)存并不沖突。新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建和發(fā)展需要煤電，在未來很長一段時期內(nèi)，煤電仍將發(fā)揮重要作用，角色將逐步從主要電源過渡為輔助電源。如何與煤電協(xié)調(diào)發(fā)展將成為制約新能源發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，而煤電也應(yīng)打開格局，肩負(fù)起新時代賦予的新使命。

2 煤電與光伏儲能聯(lián)動發(fā)展模式探索

站在煤電企業(yè)的角度，新能源是一個新事物、一個競爭對手，但如果打開格局，從整個電力系統(tǒng)的視角來看，新能源與煤電的關(guān)系應(yīng)該是相輔相成的。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)要從大處著眼、小處著手，煤電企業(yè)應(yīng)打破原有思維模式，從實際出發(fā)，突破革新，用開放和包容的態(tài)度不斷探索實踐，尋找與新能源和諧共處的發(fā)展方向。

內(nèi)涵式發(fā)展與外延式發(fā)展相結(jié)合，可實現(xiàn)內(nèi)部和外部“雙減碳”。對內(nèi)，煤電企業(yè)要充分挖掘自身潛力，激發(fā)內(nèi)在活力，通過技術(shù)革新和優(yōu)化改造進(jìn)一步提升機(jī)組的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性；通過深化管理體制機(jī)制改革打破固化的管理模式，貫徹集約化和精細(xì)化的管理理念，合理分配內(nèi)部資源，減少內(nèi)耗，有效提升管理效率，強(qiáng)化內(nèi)部優(yōu)勢，實現(xiàn)“內(nèi)減碳”。對外，煤電企業(yè)要不斷開拓創(chuàng)新，以傳統(tǒng)煤電為立足點(diǎn)，通過與新能源及儲能的深度融合，充分發(fā)揮各產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢補(bǔ)齊短板，在不同情境下靈活調(diào)整運(yùn)行模式，合理高效利用能源，從而實現(xiàn)“外減碳”。

只有不斷深化能源技術(shù)革命，才有更多的發(fā)展空間。煤電企業(yè)要順應(yīng)新形勢的要求，借助能源革命的東風(fēng)，加快轉(zhuǎn)型發(fā)展，探索多樣的發(fā)展方向。

例如，煤電廠多位于郊區(qū)，近煤礦區(qū)或沿海沿江，廠區(qū)大多空間開闊，部分還配套建設(shè)職工及家屬生活社區(qū)，在不影響電廠安全生產(chǎn)的前提下，可充分利用廠區(qū)及生活區(qū)建筑屋頂、停車場、煤場頂棚等區(qū)域，建設(shè)分布式光伏，無須另外投資建設(shè)升壓站，而是通過接入廠用電系統(tǒng)，即可實現(xiàn)并網(wǎng)。光伏所發(fā)電量可供廠內(nèi)辦公、照明、卸煤碼頭岸電及生活區(qū)用電使用，可在降低廠用電率的同時，將就地消納后富余的電量上網(wǎng)，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

又如，煤電廠可根據(jù)裝機(jī)容量，按比例配置一定規(guī)模的電力儲能，建設(shè)儲能電站，與廠內(nèi)燃煤發(fā)電及分布式光伏形成互補(bǔ)聯(lián)動模式。燃煤發(fā)電“源隨荷動”，光伏發(fā)電“靠天吃飯”且夜晚沒有出力，當(dāng)新能源接入系統(tǒng)容量占比不斷提升，新能源的波動性和間斷性將導(dǎo)致電源側(cè)的調(diào)頻和頂峰壓力激增，因此，新型電力系統(tǒng)勢必需要煤電企業(yè)擁有深度調(diào)峰的靈活性。除發(fā)電機(jī)組的靈活性改造外，在電源側(cè)尤其是在煤電企業(yè)建設(shè)儲能站，是緩解這一狀況的有效措施之一。

此外，在光伏車棚建設(shè)的同時，可配套建設(shè)車輛充電系統(tǒng)，為通勤班車、公務(wù)車、私家車、助動車等提供充電服務(wù)，滿足廠內(nèi)車輛的充電需求，實現(xiàn)電動車輛充電的統(tǒng)一有序管理，提升清潔能源利用率。

進(jìn)一步思路拓展，結(jié)合換電重卡的概念，位于礦區(qū)、化工區(qū)、機(jī)場、港口等附近的煤電廠，可在廠內(nèi)建設(shè)換電重卡充電站，利用分布式光伏或在煤電機(jī)組較低出力時對重卡電池進(jìn)行充電，減少機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時間，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。一批電池充電完畢后，可由專車運(yùn)輸至廠外更換電站，為重卡提供換電服務(wù)，替換后的空電池可由專車運(yùn)回廠內(nèi)充電站充電，在助力高耗能物流運(yùn)輸行業(yè)減碳增效的同時，為企業(yè)增創(chuàng)一定的經(jīng)濟(jì)收益。

3 煤電與光伏儲能聯(lián)動發(fā)展優(yōu)勢凸顯

煤電和新能源絕不是“既生瑜何生亮”的關(guān)系，相反，常規(guī)能源與新能源其實是命運(yùn)共同體。未來，伴隨新電改的推進(jìn)和能源互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，各種能源協(xié)調(diào)發(fā)展、多能互補(bǔ)是大趨勢，煤電與光伏儲能聯(lián)動發(fā)展的優(yōu)勢也將逐步顯現(xiàn)。

在利用煤電廠內(nèi)建筑屋頂?shù)瓤臻e區(qū)域開發(fā)分布式光伏項目時，如充分利用空閑區(qū)域，預(yù)期建設(shè)規(guī)模將大于分布式光伏允許低壓并網(wǎng)最大容量，并可根據(jù)實際情況，靈活采用多點(diǎn)分散并網(wǎng)或集中并網(wǎng)的方式，根據(jù)廠用變壓器冗余量及能耗水平選擇合適并網(wǎng)點(diǎn)，直接利用廠用電系統(tǒng)實現(xiàn)并網(wǎng)。與用戶側(cè)分布式光伏項目比較，在高壓并網(wǎng)的情況下，此模式可減少一座升壓變電站的投資。

煤電企業(yè)人才資源廣博，經(jīng)長期生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗的積累，組織機(jī)構(gòu)完善、人員配置齊全，且在技術(shù)力量方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。相較于燃煤發(fā)電系統(tǒng)，光伏、儲能屬于簡單系統(tǒng)，雖原理有差異，但經(jīng)過培訓(xùn)后，煤電廠技術(shù)人員較容易就能熟悉和掌握。聯(lián)動光伏儲能發(fā)展，無論在項目前期建設(shè)，還是后期經(jīng)營管理、運(yùn)行維護(hù)階段，在人力資源方面，煤電企業(yè)需要做的是統(tǒng)籌安排、合理分配廠內(nèi)的存量資源，可大大減少人力資本投入。

在聯(lián)動發(fā)展光伏儲能后期運(yùn)維階段，煤電企業(yè)可充分發(fā)揮廠內(nèi)技術(shù)及人員優(yōu)勢，通過成立運(yùn)維工作專班、將光伏儲能運(yùn)維納入廠內(nèi)運(yùn)維統(tǒng)一管理等形式，有效降低運(yùn)維成本?？蓞⒖济弘姀S運(yùn)維規(guī)程，建立完善的光伏儲能管理制度體系，通過精細(xì)化管理，在低運(yùn)維成本的情況下，持續(xù)保障高運(yùn)維質(zhì)量。

4 結(jié)語

“雙碳”背景下，我國電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)將發(fā)生深刻變革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)為電力系統(tǒng)的發(fā)展定下了基調(diào)，將新能源提升到了前所未有的新高度，以風(fēng)電、光伏為主的新能源必將迎來一輪爆發(fā)式增長?！疤歼_(dá)峰”“碳中和”是一項長期、復(fù)雜和系統(tǒng)性的工程，“十四五”是實現(xiàn)“碳達(dá)峰”的關(guān)鍵期、窗口期，新能源的高速發(fā)展需要科學(xué)的戰(zhàn)略部署以及完善的政策體系保障。同時，電力系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)也應(yīng)從實際出發(fā)，充分挖掘并發(fā)揮自身優(yōu)勢，積極探索與新能源及儲能聯(lián)動發(fā)展的路徑。煤電企業(yè)通過與光伏儲能的聯(lián)動發(fā)展，可有效降低廠用電率、提升能源利用效率和機(jī)組靈活性，既為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)助力，也為探索常規(guī)能源與新能源及儲能的攜手并進(jìn)提供發(fā)展思路。