新能源发展形势下的煤电与光伏储能联动发展

李长斌

摘要：新能源的利用是社会发展的必然趋势，尤其是风光互补发电技术。随着“双碳”目标的提出和推进，建设新型电力系统的压力不断增加。这一过程中，不仅是将电源从煤电为主转向以可再生能源为主，还涉及提高发电效率、储能、电网改造、数字化等一系列复杂转型改造。然而当前，我国电力系统电源结构仍以火电为主，面对降碳目标，构建以新能源为主体的新型电力系统并不意味着摒弃火电，而是对新能源与火电的协调发展提出了新要求。

关键词：新能源;煤电;光伏;联动

1导言

随着全球环境的恶化、能源的短缺，新能源成为世界各国的重点研究对象。新能源主要包含2个方面：一是新能源体系，包括可再生能源、地热能等;二是新能源利用技术，包括高效利用能源、资源综合利用等。新能源利用技术的重要表现形式为分布式能源利用技术。传统的能源利用与分布式能源技术之间有较大的差异，分布式能源技术主要为了实现用户端的能源综合利用，最大化能源利用率，最优化整个系统的能效，合理配置各方资源，而传统的能源利用主要在于不断增大规模，提高效益。分布式能源的先进技术包括太阳能、风能利用，燃料电池和冷热电三联供等，其中较有发电潜力的形式主要有太阳能发电及风能发电。然而，不管是太阳能，还是风能，都不能提供一个稳定的输入功率，从而导致输出也不稳定，因此必须充分结合利用2种能源进行互补。

2煤电发展现状及前景

截至2020年年底，我国火电装机容量12.5亿千瓦，占电力系统总装机容量的56.8%，其中，煤电装机容量10.8亿千瓦，占火电总装机容量的86.4%。一直以来，煤电都是我国电力系统主要的电源形式，而2020年，装机占比却历史性降至50%以下。在当前降碳背景下，能源结构将不断调整优化，煤电企业未来的发展方向是一项重要课题。

有观点认为，到“十四五”末，以风电、光伏为主的新能源将取代煤电，煤电将彻底退出历史舞台。这一观点是不科学的。公众对于煤电的固有印象是高污染、高耗能，但其实早在“十二五”末，环保部、国家发改委、国家能源局就联合印发了《〈全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案〉的通知》，要求到2020年，全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放。截至2020年年底，全国达到超低排放限值的煤电机组约9.5亿千瓦，约占煤电总装机容量的88%，排放指标优于燃机机组。

近年来，虽然以风电、光伏为主的新能源发展迅猛，但煤电机组所起到的支撑保障作用也不容忽视。风电和光伏受气象条件的影响和限制，机组出力时刻都在发生变化，且无法实现持续性供电。正因为有了煤电机组作为坚实的后盾，这些没有后顾之忧的新能源机组的装机容量和占比才能够实现节节攀升。然而，随着新能源机组并网容量的增加，其出力的波动性和间断性将进一步凸显，对电力系统的冲击也将进一步增大。因此，必须采取有效方式解决新能源机组调峰调频及电压控制的问题。

目前，大容量储能技术尚未成熟，储能电池的产量也远滞后于新能源的发展规模，同时，备受关注的氢能技术也仅仅处于示范应用阶段。虑到安全性、可靠性、稳定性以及对电网调节的灵活性，作为电力系统“压舱石”的煤电，无疑是当前最优的选择。构建以新能源为主体的新型电力系统与煤电的续存并不冲突。新型电力系统的构建和发展需要煤电，在未来很长一段时期内，煤电仍将发挥重要作用，角色将逐步从主要电源过渡为辅助电源。如何与煤电协调发展将成为制约新能源发展的关键因素之一，而煤电也应打开格局，肩负起新时代赋予的新使命。

3煤电与光伏储能联动发展模式分析

3.1风光互补发电系统运营管理

风光互补发电系统运营管理界面图如图1所示。在该界面中能源有2個部分，其一是光伏发电站（2个），其二是风力发电站（1个），发电站对蓄电池充电，负载通过逆变器获得电能。

（1）在该界面中设计风光互补启动/停止旋钮控件;设计电机负载工作/停止旋钮控件，报警灯工作/停止旋钮控件，舞台灯工作/停止按钮控件

及控制轴流风机的变频器频率设定值控件及实际值显示控件;设计1#、2#光伏发电站相应的运行指示灯控件、风力发电站运行指示灯控件，当电站运行时，相应指示灯控件亮。当光伏PLC和风力PLC处在自动控制状态下，可以实现负载与能源之间调度运营要求。

（2）继电器动作时，其相应的界面触点能够同步，并显示开断状态。负载显示灯在工作时为绿色，红色表示负载在停止工作状态。

（3）设计控件实现远程控制要求。风力供电系统和光伏供电系统位于界面下半部分，其指示灯显示控件、位置控件和面板操作控件能够表示相对应的按钮或位置状态，绿色表示按钮按下或位置到达，反之用红色表示。

图1互补运营界面

3.2紧跟国家战略，服务产业发展

推进能源基础设施建设是加快推动绿色低碳发展的关键举措，光伏发电系统是其中重要一环。在当前国际金融和大宗商品市场波动加剧的大环境下，做好包括光伏玻璃在内的光伏产业各环节原材料保供稳价至关重要。

纯碱行业与国家新能源战略联系紧密，是光伏产业链中的重要上游原材料。纯碱期货自2019年12月上市以来，市场运行安全平稳、产业参与度持续提升、市场功能逐步发挥，具备服务光伏玻璃产业发展的良好基础。通过开展期货套保、点价等操作，光伏玻璃企业可以提前锁定成本，稳定供应，提高资金使用效率和资源配置效率。此次在安徽省增设纯碱交割仓（厂）库，拓展了纯碱交割区域，有利于上下游产业企业利用期货市场进行销售和采购，降低成本和库存管理难度。这也是期货市场主动服务国家碳达峰、碳中和目标，通过服务与促进产业转型，助力绿色发展的具体表现。

3.3大规模储能

随着可再生能源的不断发展，储能的热度也不断升高。储能技术下一步该怎么走？有关部门应该怎么去布局？

一种是抽水蓄能，从原理上没问题，我们已经积累了不少经验。但这一技术也有诸多限制，比如地势要有高低差，价钱高昂，推广比较困难。储能时用电动水泵把水抽至高处，效率大概有80%，水由高至低推动水轮机发电，又有效率损失。

另一种是压缩空气储能，原理是用再生能源发电将空气高压密封至储气罐中，需要时再推动汽轮机发电，效率也高。但要实现大规模储能，目

前也需要面临压缩空气储存空间和投资的问题。曾经有项目想利用矿物开（下转第306页）