新能源發展形勢下的煤電與光伏儲能聯動發展

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，中國風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上；2021年3月，中央財經委員會第九次會議提出，要構建以新能源為主體的新型電力系統；6月，國家能源局又發布了《關于報送整縣（市、區）屋頂分布式光伏開發試點方案的通知》，這是實現“雙碳”目標與鄉村振興兩大國家重大戰略的重要措施。

業內專業人士預測，到2030年，我國風電、太陽能發電實際裝機容量將大大超出12億千瓦，或可達16億千瓦。截至2020年年底，全國口徑并網風電、太陽能總裝機容量為5.3億千瓦。這意味著，未來10年，我國新能源裝機將新增至少6.7億千瓦，新能源發展將迎來又一輪高峰期，大量的新能源裝機將對電力系統產生前所未有的巨大影響。

然而當前，我國電力系統電源結構仍以火電為主，面對降碳目標，構建以新能源為主體的新型電力系統并不意味著摒棄火電，而是對新能源與火電的協調發展提出了新要求。

1 煤電發展現狀及前景瞻望

截至2020年年底，我國火電裝機容量12.5億千瓦，占電力系統總裝機容量的56.8%，其中，煤電裝機容量10.8億千瓦，占火電總裝機容量的86.4%。一直以來，煤電都是我國電力系統主要的電源形式，而2020年，裝機占比卻歷史性降至50%以下。在當前降碳背景下，能源結構將不斷調整優化，煤電企業未來的發展方向是一項重要課題。

有觀點認為，到“十四五”末，以風電、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，環保部、國家發改委、國家能源局就聯合印發了《〈全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案〉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超低排放。截至2020年年底，全國達到超低排放限值的煤電機組約9.5億千瓦，約占煤電總裝機容量的88%，排放指標優于燃機機組。

近年來，雖然以風電、光伏為主的新能源發展迅猛，但煤電機組所起到的支撐保障作用也不容忽視。風電和光伏受氣象條件的影響和限制，機組出力時刻都在發生變化，且無法實現持續性供電。正因為有了煤電機組作為堅實的后盾，這些沒有后顧之憂的新能源機組的裝機容量和占比才能夠實現節節攀升。然而，隨著新能源機組并網容量的增加，其出力的波動性和間斷性將進一步凸顯，對電力系統的沖擊也將進一步增大。因此，必須采取有效方式解決新能源機組調峰調頻及電壓控制的問題。

目前，大容量儲能技術尚未成熟，儲能電池的產量也遠滯后于新能源的發展規模，同時，備受關注的氫能技術也僅僅處于示范應用階段。慮到安全性、可靠性、穩定性以及對電網調節的靈活性，作為電力系統“壓艙石”的煤電，無疑是當前最優的選擇。構建以新能源為主體的新型電力系統與煤電的續存并不沖突。新型電力系統的構建和發展需要煤電，在未來很長一段時期內，煤電仍將發揮重要作用，角色將逐步從主要電源過渡為輔助電源。如何與煤電協調發展將成為制約新能源發展的關鍵因素之一，而煤電也應打開格局，肩負起新時代賦予的新使命。

2 煤電與光伏儲能聯動發展模式探索

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

內涵式發展與外延式發展相結合，可實現內部和外部“雙減碳”。對內，煤電企業要充分挖掘自身潛力，激發內在活力，通過技術革新和優化改造進一步提升機組的安全性、可靠性、經濟性；通過深化管理體制機制改革打破固化的管理模式，貫徹集約化和精細化的管理理念，合理分配內部資源，減少內耗，有效提升管理效率，強化內部優勢，實現“內減碳”。對外，煤電企業要不斷開拓創新，以傳統煤電為立足點，通過與新能源及儲能的深度融合，充分發揮各產業優勢補齊短板，在不同情境下靈活調整運行模式，合理高效利用能源，從而實現“外減碳”。

只有不斷深化能源技術革命，才有更多的發展空間。煤電企業要順應新形勢的要求，借助能源革命的東風，加快轉型發展，探索多樣的發展方向。

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

又如，煤電廠可根據裝機容量，按比例配置一定規模的電力儲能，建設儲能電站，與廠內燃煤發電及分布式光伏形成互補聯動模式。燃煤發電“源隨荷動”，光伏發電“靠天吃飯”且夜晚沒有出力，當新能源接入系統容量占比不斷提升，新能源的波動性和間斷性將導致電源側的調頻和頂峰壓力激增，因此，新型電力系統勢必需要煤電企業擁有深度調峰的靈活性。除發電機組的靈活性改造外，在電源側尤其是在煤電企業建設儲能站，是緩解這一狀況的有效措施之一。

此外，在光伏車棚建設的同時，可配套建設車輛充電系統，為通勤班車、公務車、私家車、助動車等提供充電服務，滿足廠內車輛的充電需求，實現電動車輛充電的統一有序管理，提升清潔能源利用率。

進一步思路拓展，結合換電重卡的概念，位于礦區、化工區、機場、港口等附近的煤電廠，可在廠內建設換電重卡充電站，利用分布式光伏或在煤電機組較低出力時對重卡電池進行充電，減少機組低負荷運行時間，提高機組經濟性。一批電池充電完畢后，可由專車運輸至廠外更換電站，為重卡提供換電服務，替換后的空電池可由專車運回廠內充電站充電，在助力高耗能物流運輸行業減碳增效的同時，為企業增創一定的經濟收益。

3 煤電與光伏儲能聯動發展優勢凸顯

煤電和新能源絕不是“既生瑜何生亮”的關系，相反，常規能源與新能源其實是命運共同體。未來，伴隨新電改的推進和能源互聯網時代的到來，各種能源協調發展、多能互補是大趨勢，煤電與光伏儲能聯動發展的優勢也將逐步顯現。

在利用煤電廠內建筑屋頂等空閑區域開發分布式光伏項目時，如充分利用空閑區域，預期建設規模將大于分布式光伏允許低壓并網最大容量，并可根據實際情況，靈活采用多點分散并網或集中并網的方式，根據廠用變壓器冗余量及能耗水平選擇合適并網點，直接利用廠用電系統實現并網。與用戶側分布式光伏項目比較，在高壓并網的情況下，此模式可減少一座升壓變電站的投資。

煤電企業人才資源廣博，經長期生產運行經驗的積累，組織機構完善、人員配置齊全，且在技術力量方面具有得天獨厚的優勢。相較于燃煤發電系統，光伏、儲能屬于簡單系統，雖原理有差異，但經過培訓后，煤電廠技術人員較容易就能熟悉和掌握。聯動光伏儲能發展，無論在項目前期建設，還是后期經營管理、運行維護階段，在人力資源方面，煤電企業需要做的是統籌安排、合理分配廠內的存量資源，可大大減少人力資本投入。

在聯動發展光伏儲能后期運維階段，煤電企業可充分發揮廠內技術及人員優勢，通過成立運維工作專班、將光伏儲能運維納入廠內運維統一管理等形式，有效降低運維成本。可參考煤電廠運維規程，建立完善的光伏儲能管理制度體系，通過精細化管理，在低運維成本的情況下，持續保障高運維質量。

4 結語

“雙碳”背景下，我國電力系統電源結構將發生深刻變革，構建以新能源為主體的新型電力系統為電力系統的發展定下了基調，將新能源提升到了前所未有的新高度，以風電、光伏為主的新能源必將迎來一輪爆發式增長。“碳達峰”“碳中和”是一項長期、復雜和系統性的工程，“十四五”是實現“碳達峰”的關鍵期、窗口期，新能源的高速發展需要科學的戰略部署以及完善的政策體系保障。同時，電力系統中的各個環節也應從實際出發，充分挖掘并發揮自身優勢，積極探索與新能源及儲能聯動發展的路徑。煤電企業通過與光伏儲能的聯動發展，可有效降低廠用電率、提升能源利用效率和機組靈活性，既為實現“雙碳”目標助力，也為探索常規能源與新能源及儲能的攜手并進提供發展思路。