“新能源+”：實現綜合智慧能源的有效途徑
——國家電投的綠色實踐

文 | 徐樹彪 吳金華 胡璇 王釗

“新能源+”作為“碳達峰、碳中和”這一歷史階段的新賽道，既是下一輪資源開發的焦點，也是能源企業差異化競爭的關鍵。

碳達峰碳中和目標的確立，要求發展建立在高效利用資源、嚴格保護生態環境、有效控制溫室氣體排放的基礎上，為經濟社會發展注入新的綠色動能，對各行各業均產生重大而深遠的影響。當前，能源消費排放的二氧化碳占我國排放總量近90%，占溫室氣體凈排放量近80%。能源行業的發展理念、產業格局及項目實踐勢必面臨綠色轉型。

近年來，國家電投集團全面貫徹“四個革命、一個合作”能源安全新戰略，大力推進“2035一流戰略”落地，以綜合智慧能源為代表的“三新”產業取得長足發展，隨之涌現出一批以風力、太陽能發電為主的“新能源+”典型實踐。從中或可管窺能源行業在雙碳目標引領下的未來發展。

“新能源+”是指風力、太陽能發電為主的新型能源，以先進技術突破和體制機制創新為支撐，與火電、水電等傳統能源高效互補，與“農、林、牧、漁”、“工業、交通、建筑”、“生態、環保、旅游、扶貧”等多產業高度融合，打造“源網荷儲”一體化、“風光水火（儲）”一體化，實現電源側、電網側、負荷側資源高度整合，提高能源利用效率，向終端用戶提供潔低碳安全高效的綜合能源服務。從現階段的實踐來看，“新能源+”包含多種類型，從發電端、用戶端以及公共領域發揮新能源的突出價值?！靶履茉?”是實現綜合智慧能源的有效途徑，將有力推進綠色低碳發展。

一、“新能源+”從發電端優化新能源供給

（一）“新能源+”多能互補

這類“新能源+”致力于構建電網友好型清潔能源發電系統，通過新能源+火/水電等傳統能源+電網（局域網或微網）的模式，實現多種能源綜合利用，高效互補，使新能源出力曲線更為平滑、穩定，電能質量更加友好、優質、安全。

案例一：青海龍羊峽“水光互補”示范項目。青海龍羊峽光伏電站位于龍羊峽水電站水庫左岸，直線距離約36公里，裝機容量85萬千瓦，于2015年6月并網發電。龍羊峽水電站安裝4臺32萬千瓦的水輪發電機組，總裝機容量128萬千瓦，庫容247億立方米，調節庫容193.5億立方米，是調節性能優良的多年調節水庫。光伏電站以330千伏電壓等級輸電線路送至龍羊峽水電站，通過水電調節后送入電網。

龍羊峽“水光互補”模式，開創了傳統能源與新能源協調運行的先河，填補了國內大規模水光互補關鍵技術的空白，達到國際領先水平。通過充分發揮“互補”作用，水、光發電效益均得到不同程度的增強。一方面，水輪機組的快速調節，彌補了太陽能發電間歇性、波動性和隨機性較大的缺陷，提高了電能質量，大幅降低了棄光率（2020年棄光率2.27%，低于青海平均水平5.77個百分點）。另一方面，龍羊峽水電站送出線路年利用小時由原來的4621小時提高到5019小時。大量實驗數據證明，接入太陽能發電后，龍羊峽水電站的調峰調頻性能不僅沒有削弱，反而進一步加強。

項目環境效益十分顯著。龍羊峽水光互補光伏電站年發電14.94億千瓦時，相當于每年節約標準煤18.36萬噸，減少二氧化碳排放約48.09萬噸，二氧化硫1560.56噸，氮氧化合物排放1358.34噸。

（二）“新能源+”調相機

這類“新能源+”立足于大型多能互補清潔能源基地，通常布局在具備或規劃有電力外送通道的新能源資源密集型地區，新能源+支撐電源（調節電源）+儲能+調相機（無功、轉動慣量補償）+特高壓輸電線路的模式，實現大規模、遠距離、跨省域清潔能源輸電通道安全、可靠運行，構建清潔低碳能源網架。

案例二：青海-河南±800kV特高壓直流輸電工程（青豫直流）?！扒嘣ブ绷鳌惫こ淌鞘澜缡讞l遠距離、100%輸送清潔能源的特高壓輸電通道。線路全長1563公里，最大輸送容量800萬千瓦。

青海海南州“多能互補”清潔能源基地作為“青豫直流”配套電源工程的主力電源，規劃裝機規模646萬千瓦，其中水電146萬千瓦、風電200萬千瓦、光伏 300萬千瓦，配套204MWh儲能系統，形成全球規模最大的“水、風、光、儲”一體化多能互補產業集群。為滿足大規模、遠距離輸電通道系統的安全性、可靠性，分別在青豫直流電網側換流站配置了4臺300Mvar大型調相機，在電源側5個330kV匯集站配置了21臺50Mvar分布式調相機，避免了新能源場站近區暫態過電壓、穩態過電壓可能引發的大規模連鎖脫網風險。1臺50Mvar分布式調相機對應30萬千瓦清潔能源輸送空間，21臺分布式調相機使青豫直流輸電通道送出容量由180萬千瓦時提高到600萬千瓦時，實現了遠距離、大規模輸送清潔能源的技術突破，促進青海乃至整個西北地區新能源與西南水電實現更大范圍內的水、風、光互補，緩解東中部地區能源供需矛盾等問題，有力推進能源綠色轉型升級，成為青海清潔能源示范省建設的重要“能源地標”。

（三）“新能源+”儲能

這類“新能源+”配套建設儲能系統，在電網限電時將新能源棄風、棄光電量儲存起來，在負荷高峰期放電，降低電網棄電損失，實現削峰填谷。同時根據調度需求，可提供輔助調峰調頻服務，解決新能源發電隨機性、波動性、間歇性缺陷，提高新能源電能輸出質量。

案例三：青海海南州塔拉灘一標段配套儲能光伏電站。海南州塔拉灘一標段光伏電站，光伏裝機規模100萬千瓦，交流側儲能系統容量202.23MW/202.23MWh，儲能電池采用磷酸鐵鋰電池，按照“分布式就地安裝-就地控制方式”與光伏逆變器交流側并列接入子方陣升壓變低壓側，同時在子方陣內設置光伏/儲能能量管理控制（EMS）系統。

儲能系統可吸收光伏中午大發期間的限發電量，在光伏出力下降、負荷側高峰期間可再提供202.23MWh電量，有效解決光伏電站棄光限電、削峰填谷，又可以起到平滑功率曲線、延長送電時段、跟蹤調度出力、調峰調頻作用，提升電站直流側利用小時數，同時配合光功率預測系統，在儲能能量管理控制（EMS）系統自動功率控制的模式下，電站整體出力按照調度要求的出力能力運行，提高了電能輸出質量，滿足電網安全、穩定運行要求。

（四）“新能源+”數字化

這類“新能源+”利用信息化、數字化、智能化等手段，實現新能源場站在線監測、故障預警、運行狀態檢修、風光功率高精度預測等高級應用，提高設備可利用率，降低非故障停機，打造無故障風場、無故障光伏電站；與火電、水電等傳統能源調峰調頻聯動，提高電網運行可靠性。

案例四：哈密南-鄭州±800千伏特高壓直流工程（哈鄭直流）?！肮嵵绷鳌?014年投運，是首個“疆電外送” 特高壓直流輸電工程，送出通道容量800萬千瓦，線路全長2210公里，承擔著新疆火電、風電打捆外送的重要任務。

由于送端與750kV交流電網以及配套火電、風電、光伏發電系統耦合特性十分復雜，安全穩定運行要求極高，為此項目提出并實施了數字化控制策略。各新能源場站積極推動大數據、云計算等信息化、數字化技術融入新能源生產管理，通過“智能模塊+無線傳輸技術+遠程集中監控平臺”等方式對設備的實時數據、電量數據、歷史運行數據進行深度清洗和分析，建立故障預警分析模型；應用無人機智能巡檢、匯流箱智能監控、風光功率預測、光伏組件清掃機器人等技術，加強缺陷排查，提高巡檢效率和精度，實現設備故障快速精準定位，提高消缺效率，推動故障后維護向主動預測性維護轉變；通過大數據分析、遠程集控、精細化對標等手段，開展風、光功率曲線預測、逆變器、匯流箱和子陣各支路等主要參數對比，最大限度提高提升設備可靠性指標和運行健康狀態，滿足電網公司對風光功率預測、機組功率曲線等兩個細則考核要求。如：2019年，新疆哈密三塘湖二期風電場完成風機機組高電壓穿越能力改造、快速頻率響應功能改造，風機平均可利用率達到99.89%。隨著新能源產業數字化、智能化水平不斷提升以及超短期風、光功率預測精度達到分鐘級，必將進一步緩解傳統電源、支撐電源的調節壓力，實現哈鄭直流800萬千瓦設計出力。

二、“新能源+”從用戶端拉動新能源消納

（一）“新能源+”源網荷儲一體化

這類“新能源+”通常服務于大工業用戶，利用增量配電網、直售電等政策，打造新能源+支撐電源（調節電源）+儲能+電網（微網/局域網）+用戶+能源管理網“三網融合”模式，構建“源網荷儲”一體化，為高耗能產業園區提供“節能、降碳”解決方案，打造重工業綠色清潔發展產業鏈。

案例五：內蒙古霍林河循環經濟示范項目。該項目是世界首個風-火-鋁聯合運行的源、網、荷一體化示范項目，也是國內首個實現電解鋁綠色生產、清潔能源就地消納的典型項目。項目在原有78萬噸電解鋁及配套120萬千瓦火電機組的基礎上，通過上大壓小，關停2臺5萬千瓦火電機組，新建2臺35萬千瓦火電機組、40萬千瓦風力發電機組及配套局域電網及監控指揮中心。2014年40萬風電投產，成為國內首個不需要國家補貼，平價上網的風電項目。通過生產運營監控中心實現對局域電網內發、輸、配聯動，形成“煤、電、鋁”循環經濟產業鏈。項目建成后，最大限度提升了新能源和傳統能源的消納空間，風機等效利用小數達到3500小時，遠遠高于本地區風電場平均值，處于全國領先水平；火電機組年綜合利用小時數達到7000余小時，大幅提升了設備可利用率。

該項目為用戶創造了非?？捎^的經濟效益。項目依托當地資源優勢，打造電價洼地。一方面以火電加清潔能源發電煉鋁，以鋁帶電，下游延伸到鋁加工產業，實現了多種綜合能源利用效率最大化；另一方面輸電半徑較小，220kV輸電線路線損率僅0.7%，遠低于電網標準，運行指標大幅優化。

項目環境效益同樣十分顯著。項目每年可減少燃煤消耗約70萬噸，減排二氧化碳70余萬噸、二氧化硫120噸、氮氧化物1000多噸。目前電解鋁綠色生產占比達到12.8%，截至2021年底可進一步提升至20%左右，成為高耗能產業園綠色生產的典范。同時項目變廢為寶，年消耗約1000萬噸低熱值的劣質褐煤發電，解決了劣質煤炭外銷滯銷、露天堆放的環境污染和自燃隱患。熱電聯產承擔著市區以及工業園區630多萬平方米供熱，替代了60多座小鍋爐，解決了散燒煤分散供熱的環境污染問題。

（二）“新能源+”美麗鄉村

這類“新能源+”項目通常依托縣域市場、美麗鄉村，利用鄉村閑置屋面、大棚、魚塘、荒地等，開發“自發自用、余電上網”的分布式能源，開啟鄉村振興新道路，為美麗鄉村賦能清潔綠色發展屬性。

案例六：安徽小崗村美麗鄉村。該項目第一階段于2021年上半年整體建成，涵蓋核心功能區、農業產業園區、農業科技園區三部分的綜合智慧能源改造，依托小崗村現有資源，基于“環保、低碳、節能、生態”規劃理念，規劃建設8MW農光、3MW水面光伏發電系統、充電樁系統、光伏車棚、智慧路燈智慧座椅、地源熱泵供冷供熱系統滿足小崗村民生、公共設施服務的需求。同時將“天樞一號”綜合智慧能源管控與服務平臺，融入小崗村政務、民生等重點領域中，全方位促進鄉村振興。項目建成后，每年可提供清潔電能1187萬千瓦時，超出村域內現有用電量10%，可實現小崗村區域內零碳排放；實現農作物秸稈利用率100%，污水垃圾糞便等無害化處理率100%，清潔供冷供暖率100%。參照該模式，在擁有廣袤土地資源但人均用電量偏低的農村，通過“千鄉萬村馭風行動”和“千家萬戶沐光行動”等美麗鄉村能源發展，可不斷提升農村區域人均用電水平和用電可靠性，促進當地豐富的風光資源開發和消納。

（三）“新能源+”智慧園區

這類“新能源+”主要為工業園區、科技園區、商業區等獨立用能系統提供智慧能源解決方案，利用“分布式清潔能源+儲能+區域微網+用戶+能量管理系統”模式，為園區客戶提供電、熱、冷、汽、水、壓縮空氣、氫氣等能源需求，實現園區用能系統清潔替代、高效互補、節能降耗，助力打造“低碳”、“零碳”、“負碳”智慧園區。

案例七：寧東可再生能源制氫示范項目。寧東可再生能源制氫示范項目位于寧東能源化工基地核心區，項目一期建設1000Nm3/h制氫站和配套10MW的光伏電站，白天主要采用項目光伏發電制氫，晚間利用谷電制氫，光伏發電量優先用于項目制氫，余電由園區寧東鋁業項目有償消納；在谷電及光伏發電量不能滿足制氫需求時，寧東鋁業項目補充供電。光伏制氫為可再生能源利用開創了新的模式，一方面光伏制氫實現能源就地轉換、就地供應，減少了電力輸配方面的投資，有效降低制氫成本；另一方面通過風光互補制氫系統關鍵技術研究，為后期打造高效率、高可靠性的大規模風光耦合制-儲-輸-用氫綜合系統進一步夯實基礎。2021年項目建成投產，有效降低了制氫成本，并利用余電為周邊企業提供電力保障，具有良好的環境效益和社會效益。

（四）“新能源+”建筑一體化

這類“新能源+”項目以高耗能建筑物節能為出發點，利用BIPV技術、玻璃幕墻技術，促進新能源產業與綠色建筑深度融合，在醫院、學校、商場等建筑應用，不僅可減輕用戶的用電成本，同時也拓寬了新能源發電在城市發展的空間，更提高了國土資源的綜合利用效率，成為傳統建筑行業轉型升級、節能降耗的新思路。

案例八：金融街“智慧樓宇”。位于金融街的國家電投集團資本控股大樓創造性地將光伏玻璃幕墻技術應用到節能降耗領域，成為金融街南端的標志性智慧能源示范工程，平均年發電12.69萬千瓦時，能夠滿足1000個家庭的年用電。在發電的同時，室內太陽輻射減少60%，平均室溫降低5-8攝氏度，每年節約能耗71萬千瓦時，一舉實現了集光伏發電、降溫降耗、節能減排、減少光污染于一體的多重效果。

（五）“新能源+”清潔供暖

這類“新能源+”項目實現了清潔能源梯次利用，如供暖、供冷、儲能、制氫等，進一步拓展了綠色能源的消費途徑，具有環境友好、電網友好、高效利用、就地消納等特點，能夠滿足多元化產業、多元化用戶的用能需求。

案例九：山西靈丘“風電供暖”。靈丘40萬千瓦風電供暖示范項目是全國最大的風電供暖示范項目，滿足靈丘縣近期22.5萬平方米、遠期80萬平方米的供熱需求，將使靈丘縣易地扶貧搬遷的5513人直接受益。風電清潔供暖對提高北方風能資源豐富地區消納風電能力，緩解北方地區冬季供暖期電力負荷低谷時段風電并網運行困難，促進城鎮能源利用清潔化，減少化石能源低效燃燒帶來的環境污染，改善北方地區冬季大氣環境質量意義重大。風電供暖的積極意義主要體現在儲能、調峰及減排三個方面。

三、“新能源+”從公共領域催生社會效益

這類“新能源+”項目通常依托于“農、林、牧、漁”等不同產業，衍生出“環境治理、土壤修復、景觀、旅游、扶貧”等不同應用場景和功能需求，通過跨界融合和商業模式創新，進一步拓展了綠色能源的消費途徑。在提高清潔能源消費比重的同時，為產業“雙碳”目標綠色賦能，產生“1+1＞2”的多重社會效應和經濟效應。

（一）“新能源+”生態修復

案例十：內蒙古磴口“光伏治沙”。該項目在全國率先提出“光伏治沙、恢復生態”的綠色發展理念，把發展光伏和沙漠治理、節水農業相結合，在電站外圍構筑防護林體系，場區內種植綠色經濟作物，首創性地在光伏板增設滴管設備等，使內蒙古磴口縣植被覆蓋率由8%提高到77%。同時引領多家企業入駐烏蘭布和沙漠工業園區，建成光伏智慧治黃治沙生態系統，成為集光伏發電、現代牧業、沙草產業、生態旅游為一體的生態產業示范基地，讓沙漠變寶地，實現經濟、生態雙贏。目前，磴口烏蘭布和沙漠百萬級光伏治沙基地已列入國家“十四五”規劃，總建設規模300萬千瓦，改造沙地9萬畝。建成后，將成為全國規模最大的光伏治沙基地。

（二）“新能源+”環境治理

案例十一：安徽淮南40MW“水上電站”。該項目利用兩淮采煤沉陷區水面，建設國內最大漂浮式光伏項目，將昔日的“采煤沉降區”變成今天的“水上發電站”。該項目同時也是水面光伏設備可靠性、性能對比、浮臺承載能力和使用壽命等課題研究的試驗基地。與傳統光伏電站相比，漂浮式光伏電站將光伏發電組件安裝在水面漂浮體上，具有不占用土地資源、減少水量蒸發、抑制藻類生長的優勢，同時水體對光伏組件及電纜的冷卻也可有效提高發電效率。目前該項目已成為當地一道靚麗的旅游景點，拉動當地第三產業發展，具有良好的經濟效益、生態效益和社會效益，為兩淮采煤沉陷區國家先進技術光伏示范基地建設積累了重要經驗。

案例十二：云南昆明“智能蓄灌”。云南昆明東川“光伏+生態恢復”示范項目針對昆明東川“一山分四季、十里不同天”的典型氣候，建設“光伏+水窖+智能蓄灌+土壤涵養修復”樣板示范區，將能源生產、土地利用、生態治理融為一體。在雨季，通過光伏板、邊坡和排水溝收集雨水并匯集至集水窖；在旱季，利用光伏發電將集水窖過濾后的雨水進行滴灌，保障植被生長，改善水土流失，恢復生態環境，具備顯著的社會效益、環境效益以及示范作用。東川“光伏+生態恢復”示范項目是落實云南省政府“8+3”基地項目，開創性建立了清潔能源+雨水循環利用的新模式，助力云南打造世界一流“綠色能源牌”，建設“中國最美麗省份”。

（三）“新能源+”產業融合

案例十三：江西樂平“農業基地”。江西樂平農光互補項目，總裝機70MW，占地約2400畝。該項目整片光伏支架連成桁架結構，高度2.8米以上，為大型農機作業提供充裕的空間，不影響農業種植。組件下的陽光輻照度經專家測試，陽光輻照度更符合農作物生長。通過與農業發展專業公司開展合作，對土地開展空間利用，充分發揮土地價值，結合農業、生態休閑等開發，激發新活力、體現新價值。

案例十四：青海共和“草原牧場”。干旱少雨、風蝕嚴重、超載放牧、蒸發量大是造成草場退化的主要原因，國家電投在開發光伏電站的同時創造性地引入“牧光互補”理念，在青海共和園區光伏電站種植牧草，不僅起到了防風固沙的作用，而且降低了土壤蒸發量，促進荒漠化、半荒漠化土地、退化草場植被恢復，在此基礎上發展生態農牧業，與當地牧民養殖了2000多頭“光伏羊”，使茫茫戈壁變為草原牧場，改善了當地人民的生活環境，形成一條具有鮮明特色的光伏+生態修復+牧業養殖的綠色發展之路。

案例十五：江蘇建湖“養殖基地”。江蘇建湖漁光互補項目開發了“上可發電、下可養魚”的光伏電站，形成了良好的日照、通風、降溫環境，提高了發電效率，改變了過去一家一戶一塘養殖經營模式，實現規?；B殖，改變了傳統的養殖品種和養殖技術，為魚類生長提供了適應的溫度，養殖附加值成倍增加，形成光伏發電與漁業、旅游業的高度融合，實現了“既要金山銀山，又要綠水青山”的人與自然的和諧發展。

案例十六：內蒙古達拉特光伏“駿馬”。國家電投達拉特旗4號項目又稱“駿馬”光伏電站，采用196320塊光伏組件組成駿馬圖形，建設容量20萬千瓦，占地面積2100畝，成為吉尼斯世界紀錄認證的全球最大光伏板圖形。以光伏+沙漠治理+生態修復+農林+旅游的“林光互補”模式建設，有效減少了地表水分蒸發量，減弱地表風速，達到了防風固沙、防治水土流失的作用；與當地食品和藥材加工企業形成產業鏈，在光伏支架區種植適宜生長的矮化紅棗、中草藥黃芪，實現了荒漠化土地的綜合利用，形成觀光、采摘、體驗、休閑等新的沙漠旅游特色，充分帶動了周邊農牧民就業和增收，實現了第一、二、三產業的深度融合以及經濟效益、社會效益、生態效益共贏。

在碳達峰碳中和目標的引領下，能源行業正在發生革命性的變化?！靶履茉?”作為這一歷史階段的新賽道，既是下一輪資源開發的焦點，也是能源企業差異化競爭的關鍵。上述典型案例僅僅是這一新興業態的“小荷尖角”，其未來發展將進一步詮釋出超越行業壁壘、超越傳統模式、超越體制局限的嶄新實踐，并展現出巨大的價值潛力。