新能源發(fā)展形勢下的煤電與光伏儲能聯(lián)動發(fā)展

李長斌

摘要：新能源的利用是社會發(fā)展的必然趨勢，尤其是風(fēng)光互補發(fā)電技術(shù)。隨著“雙碳”目標(biāo)的提出和推進(jìn)，建設(shè)新型電力系統(tǒng)的壓力不斷增加。這一過程中，不僅是將電源從煤電為主轉(zhuǎn)向以可再生能源為主，還涉及提高發(fā)電效率、儲能、電網(wǎng)改造、數(shù)字化等一系列復(fù)雜轉(zhuǎn)型改造。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。

關(guān)鍵詞：新能源;煤電;光伏;聯(lián)動

1導(dǎo)言

隨著全球環(huán)境的惡化、能源的短缺，新能源成為世界各國的重點研究對象。新能源主要包含2個方面：一是新能源體系，包括可再生能源、地?zé)崮艿?二是新能源利用技術(shù)，包括高效利用能源、資源綜合利用等。新能源利用技術(shù)的重要表現(xiàn)形式為分布式能源利用技術(shù)。傳統(tǒng)的能源利用與分布式能源技術(shù)之間有較大的差異，分布式能源技術(shù)主要為了實現(xiàn)用戶端的能源綜合利用，最大化能源利用率，最優(yōu)化整個系統(tǒng)的能效，合理配置各方資源，而傳統(tǒng)的能源利用主要在于不斷增大規(guī)模，提高效益。分布式能源的先進(jìn)技術(shù)包括太陽能、風(fēng)能利用，燃料電池和冷熱電三聯(lián)供等，其中較有發(fā)電潛力的形式主要有太陽能發(fā)電及風(fēng)能發(fā)電。然而，不管是太陽能，還是風(fēng)能，都不能提供一個穩(wěn)定的輸入功率，從而導(dǎo)致輸出也不穩(wěn)定，因此必須充分結(jié)合利用2種能源進(jìn)行互補。

2煤電發(fā)展現(xiàn)狀及前景

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。

3煤電與光伏儲能聯(lián)動發(fā)展模式分析

3.1風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)運營管理

風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)運營管理界面圖如圖1所示。在該界面中能源有2個部分，其一是光伏發(fā)電站（2個），其二是風(fēng)力發(fā)電站（1個），發(fā)電站對蓄電池充電，負(fù)載通過逆變器獲得電能。

（1）在該界面中設(shè)計風(fēng)光互補啟動/停止旋鈕控件;設(shè)計電機(jī)負(fù)載工作/停止旋鈕控件，報警燈工作/停止旋鈕控件，舞臺燈工作/停止按鈕控件

及控制軸流風(fēng)機(jī)的變頻器頻率設(shè)定值控件及實際值顯示控件;設(shè)計1#、2#光伏發(fā)電站相應(yīng)的運行指示燈控件、風(fēng)力發(fā)電站運行指示燈控件，當(dāng)電站運行時，相應(yīng)指示燈控件亮。當(dāng)光伏PLC和風(fēng)力PLC處在自動控制狀態(tài)下，可以實現(xiàn)負(fù)載與能源之間調(diào)度運營要求。

（2）繼電器動作時，其相應(yīng)的界面觸點能夠同步，并顯示開斷狀態(tài)。負(fù)載顯示燈在工作時為綠色，紅色表示負(fù)載在停止工作狀態(tài)。

（3）設(shè)計控件實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制要求。風(fēng)力供電系統(tǒng)和光伏供電系統(tǒng)位于界面下半部分，其指示燈顯示控件、位置控件和面板操作控件能夠表示相對應(yīng)的按鈕或位置狀態(tài)，綠色表示按鈕按下或位置到達(dá)，反之用紅色表示。

圖1互補運營界面

3.2緊跟國家戰(zhàn)略，服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

推進(jìn)能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是加快推動綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵舉措，光伏發(fā)電系統(tǒng)是其中重要一環(huán)。在當(dāng)前國際金融和大宗商品市場波動加劇的大環(huán)境下，做好包括光伏玻璃在內(nèi)的光伏產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)原材料保供穩(wěn)價至關(guān)重要。

純堿行業(yè)與國家新能源戰(zhàn)略聯(lián)系緊密，是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的重要上游原材料。純堿期貨自2019年12月上市以來，市場運行安全平穩(wěn)、產(chǎn)業(yè)參與度持續(xù)提升、市場功能逐步發(fā)揮，具備服務(wù)光伏玻璃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良好基礎(chǔ)。通過開展期貨套保、點價等操作，光伏玻璃企業(yè)可以提前鎖定成本，穩(wěn)定供應(yīng)，提高資金使用效率和資源配置效率。此次在安徽省增設(shè)純堿交割倉（廠）庫，拓展了純堿交割區(qū)域，有利于上下游產(chǎn)業(yè)企業(yè)利用期貨市場進(jìn)行銷售和采購，降低成本和庫存管理難度。這也是期貨市場主動服務(wù)國家碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，通過服務(wù)與促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，助力綠色發(fā)展的具體表現(xiàn)。

3.3大規(guī)模儲能

隨著可再生能源的不斷發(fā)展，儲能的熱度也不斷升高。儲能技術(shù)下一步該怎么走？有關(guān)部門應(yīng)該怎么去布局？

一種是抽水蓄能，從原理上沒問題，我們已經(jīng)積累了不少經(jīng)驗。但這一技術(shù)也有諸多限制，比如地勢要有高低差，價錢高昂，推廣比較困難。儲能時用電動水泵把水抽至高處，效率大概有80%，水由高至低推動水輪機(jī)發(fā)電，又有效率損失。

另一種是壓縮空氣儲能，原理是用再生能源發(fā)電將空氣高壓密封至儲氣罐中，需要時再推動汽輪機(jī)發(fā)電，效率也高。但要實現(xiàn)大規(guī)模儲能，目

前也需要面臨壓縮空氣儲存空間和投資的問題。曾經(jīng)有項目想利用礦物開（下轉(zhuǎn)第306頁）