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(shí)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。
煤電發(fā)展現(xiàn)狀及前景瞻望
截至2020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(xiàng)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(tái)。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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)超低排放。截至2020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(shí)刻都在發(fā)生變化,且無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)性供電。正因?yàn)橛辛嗣弘姍C(jī)組作為堅(jiān)實(shí)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(dòng)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(chǔ)能技術(shù)尚未成熟,儲(chǔ)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(shí),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(shí)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(shí)代賦予的新使命。
煤電與光伏儲(chǔ)能聯(lián)動(dòng)發(fā)展模式探索
站在煤電企業(yè)的角度,新能源是一個(gè)新事物、一個(gè)競爭對手,但如果打開格局,從整個(gè)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(shí)際出發(fā),突破革新,用開放和包容的態(tài)度不斷探索實(shí)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(shí)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(shí)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)“外減碳”。
只有不斷前進(jìn)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)新形勢下的要求,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,在建設(shè)分布式光伏時(shí),無需另外投資建設(shè)升壓站,而是通過接入廠用電系統(tǒng),即可實(shí)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(shí),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(chǔ)能,建設(shè)儲(chǔ)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(dòng)模式。燃煤發(fā)電“源隨荷動(dòng)”,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(dòng)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(chǔ)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(shí),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(dòng)車等提供充電服務(wù),滿足廠內(nèi)車輛的充電需求,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)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(shí)對重卡電池進(jìn)行充電,減少機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)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(shí),為企業(yè)增創(chuàng)一定的經(jīng)濟(jì)收益。
煤電與光伏儲(chǔ)能聯(lián)動(dòng)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(shí)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(shí)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(chǔ)能聯(lián)動(dòng)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(xiàng)目時(shí),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(shí)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(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。與用戶側(cè)分布式光伏項(xiàng)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(yàn)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(chǔ)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(dòng)光伏儲(chǔ)能發(fā)展,無論在項(xiàng)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(dòng)發(fā)展光伏儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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。
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。碳達(dá)峰、碳中和是一項(xiàng)長期、復(fù)雜和系統(tǒng)性的工程,“十四五”是實(shí)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(shí),電力系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)也應(yīng)從實(shí)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(chǔ)能聯(lián)動(dòng)發(fā)展的路徑。煤電企業(yè)通過與光伏儲(chǔ)能的聯(lián)動(dòng)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(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)助力,也為探索常規(guī)能源與新能源及儲(chǔ)能的攜手并進(jìn)提供發(fā)展思路。
原標(biāo)題:煤電與光伏儲(chǔ)能如何聯(lián)動(dòng)