新能源發展形勢下的煤電與光伏儲能聯動發展

李長斌

摘要：新能源的利用是社會發展的必然趨勢，尤其是風光互補發電技術。隨著“雙碳”目標的提出和推進，建設新型電力系統的壓力不斷增加。這一過程中，不僅是將電源從煤電為主轉向以可再生能源為主，還涉及提高發電效率、儲能、電網改造、數字化等一系列復雜轉型改造。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。

關鍵詞：新能源;煤電;光伏;聯動

1導言

隨著全球環境的惡化、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、地熱能等;二是新能源利用技術，包括高效利用能源、資源綜合利用等。新能源利用技術的重要表現形式為分布式能源利用技術。傳統的能源利用與分布式能源技術之間有較大的差異，分布式能源技術主要為了實現用戶端的能源綜合利用，最大化能源利用率，最優化整個系統的能效，合理配置各方資源，而傳統的能源利用主要在于不斷增大規模，提高效益。分布式能源的先進技術包括太陽能、風能利用，燃料電池和冷熱電三聯供等，其中較有發電潛力的形式主要有太陽能發電及風能發電。然而，不管是太陽能，還是風能，都不能提供一個穩定的輸入功率，從而導致輸出也不穩定，因此必須充分結合利用2種能源進行互補。

2煤電發展現狀及前景

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。

3煤電與光伏儲能聯動發展模式分析

3.1風光互補發電系統運營管理

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

（1）在該界面中設計風光互補啟動/停止旋鈕控件;設計電機負載工作/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

及控制軸流風機的變頻器頻率設定值控件及實際值顯示控件;設計1#、2#光伏發電站相應的運行指示燈控件、風力發電站運行指示燈控件，當電站運行時，相應指示燈控件亮。當光伏PLC和風力PLC處在自動控制狀態下，可以實現負載與能源之間調度運營要求。

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

（3）設計控件實現遠程控制要求。風力供電系統和光伏供電系統位于界面下半部分，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的按鈕或位置狀態，綠色表示按鈕按下或位置到達，反之用紅色表示。

圖1互補運營界面

3.2緊跟國家戰略，服務產業發展

推進能源基礎設施建設是加快推動綠色低碳發展的關鍵舉措，光伏發電系統是其中重要一環。在當前國際金融和大宗商品市場波動加劇的大環境下，做好包括光伏玻璃在內的光伏產業各環節原材料保供穩價至關重要。

純堿行業與國家新能源戰略聯系緊密，是光伏產業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、產業參與度持續提升、市場功能逐步發揮，具備服務光伏玻璃產業發展的良好基礎。通過開展期貨套保、點價等操作，光伏玻璃企業可以提前鎖定成本，穩定供應，提高資金使用效率和資源配置效率。此次在安徽省增設純堿交割倉（廠）庫，拓展了純堿交割區域，有利于上下游產業企業利用期貨市場進行銷售和采購，降低成本和庫存管理難度。這也是期貨市場主動服務國家碳達峰、碳中和目標，通過服務與促進產業轉型，助力綠色發展的具體表現。

3.3大規模儲能

隨著可再生能源的不斷發展，儲能的熱度也不斷升高。儲能技術下一步該怎么走？有關部門應該怎么去布局？

一種是抽水蓄能，從原理上沒問題，我們已經積累了不少經驗。但這一技術也有諸多限制，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發電，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電將空氣高壓密封至儲氣罐中，需要時再推動汽輪機發電，效率也高。但要實現大規模儲能，目

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