新能源发展形势下的煤电与光伏储能联动发展

吴永利

天津市泰达工程设计有限公司 天津市 300457

摘要：中国不断提出实现“双碳”目标和乡村振兴两大国家战略的重要举措。新能源的发展将迎来又一个高峰期，大量的新能源装置将对电力系统产生前所未有的巨大影响。然而，目前我国电力系统的电力结构仍然以火电为主。面对碳减排目标，建设以新能源为主体的新型电力系统，并不意味着放弃火电，而是对新能源与火电协同发展提出了新的要求。

关键词：新能源；煤电；光伏

1燃煤发电发展现状及前景

截至2020年底，我国火电装机容量为12.5亿千瓦，占电力系统总装机容量的56.8%，其中燃煤发电装机容量为10.8亿千瓦，占火电总装机容量的86.4%。长期以来，煤电一直是我国电力系统的主要供电形式。然而，在2020年，装机容量已经历史性地下降到50%以下。在当前碳减排的背景下，能源结构将不断调整和优化，燃煤发电企业未来的发展方向是一个重要课题。

近年来，虽然风力发电和光伏新能源发展迅速，但燃煤发电机组发挥的支撑作用也不容忽视。而风电和光伏受气象条件的影响和限制，机组的出力总是在变化，无法实现持续供电。正因为有了燃煤发电机组作为坚实的后盾，这些无后顾之忧的新能源发电机组的装机容量和占比才能稳步提升。但随着新能源机组并网容量的增加，其出力的波动性和不连续性将进一步凸显，对电力系统的影响将进一步加大。因此，必须采取有效措施解决新能源机组的调峰和调频调压问题。

目前大容量储能技术尚未成熟，储能电池的产量远远落后于新能源的发展规模。同时，备受关注的氢能技术还只是处于示范应用阶段。考虑到电网调节的安全性、可靠性、稳定性和灵活性，燃煤发电作为电力系统的“压舱石”，无疑是目前的最佳选择。建设以新能源为主体的新型电力系统，与燃煤发电的延续并不冲突。新电力系统的建设和发展需要燃煤发电，在未来很长一段时间内，燃煤发电仍将发挥重要作用，其作用将逐渐从主电源向辅助电源转变。如何与煤电和谐发展将成为制约新能源发展的关键因素之一，煤电也要打开格局，肩负起新时代赋予的新使命。

2煤电与光伏储能联动发展模式探索

从燃煤发电企业的角度来看，新能源是新生事物，也是竞争对手，但如果格局打开，从整个电力系统的角度来看，新能源与燃煤发电的关系应该是相辅相成的。构建以新能源为主体的新型电力系统，要从宏观入手。煤电企业要打破原有思维模式，从实际出发，突破创新，以开放包容的态度不断探索实践，找到与新能源和谐共生的发展方向。

内涵式发展与外延式发展相结合，可以实现内外“双碳减排”。对内，燃煤发电企业要充分挖掘自身潜力，激发内部活力，通过技术创新和优化，进一步提高机组的安全性、可靠性和经济性。通过深化管理体制机制改革，打破固化的管理模式，贯彻集约化、精细化的管理理念，合理配置内部资源，减少内耗，有效提升管理效率，强化内部优势，实现“内部降碳”。对外，燃煤发电企业要不断发展创新，以传统燃煤发电为立足点，通过与新能源、储能深度融合，充分发挥各行业优势补短板，灵活调整不同情况下的运行方式，合理高效利用能源，实现“外部减碳”。

只有深化能源技术革命，才有更大的发展空间。煤电企业要顺应新形势要求，借助能源革命的东风，加快转型发展，探索多种发展方向。

例如，燃煤电厂大多位于郊区，靠近煤矿区或长江沿岸地区。大多数工厂都有空地，其中一些工厂支持员工及其家人生活社区的建设。在不影响电厂安全生产的前提下，可以充分利用厂房和生活区的建筑屋顶、停车场、煤场顶棚等区域，建设分布式光伏。我们可以通过连接辅助电力系统来连接电网，而不是投资升压站。产生的光伏电力可用于办公室工作、照明、卸煤码头岸电和工厂生活区用电。在降低厂用电率的同时，本地消耗的剩余电量可以接入互联网，产生一定的经济效益。

又如，燃煤电厂可以根据装机容量配置一定规模的电能储存，建设储能电站，与燃煤发电、厂内分布式光伏形成互补联动模式。燃煤发电“源随荷动”，光伏发电“靠天吃饭”，夜间无输出。当新能源接入系统容量占比持续增加时，新能源的波动和不连续性会导致供电侧调频和峰值压力的激增。因此，新的电力系统必然需要燃煤电力企业深度调峰的灵活性。除了发电机组的灵活改造，在供电侧建设储能站，尤其是在燃煤发电企业，是缓解这种情况的有效措施之一。

此外，在光伏车棚建设的同时，可以建设车辆充电系统，为通勤公交车、公务车、私家车、轻便摩托车等提供充电服务，从而满足工厂内车辆的充电需求，实现电动汽车充电的统一有序管理，提高清洁能源的利用率。

进一步发展思路，结合重卡替代概念，燃煤电厂位于矿区、化工区、机场、港口等附近，可在厂内建设重卡替代充电站，并利用分布式光伏或在燃煤发电机组低出力时为重卡电池充电，减少机组低负荷运行时间，提高机组经济性。一批电池充好电后，可以外运到厂外用专车更换电站，为重卡提供动力更换服务。更换后的空电池可以通过专用公交车运回工厂充电站进行充电，可以帮助高耗能的物流运输行业降碳增效，同时为企业创造一定的经济效益。

3燃煤发电与光伏储能联动发展优势突出

常规能源和新能源其实是命运共同体。未来，随着新电力改革的推进和能源互联网时代的到来，各类能源协同发展、多能互补是大势所趋，燃煤发电与光伏储能联动发展的优势将逐步显现。

利用燃煤电厂建筑屋顶等闲置区域发展分布式光伏项目时，如果闲置区域得到充分利用，预计建设规模将大于分布式光伏最大允许低压并网容量。根据实际情况，可灵活采用多点分散并网或集中并网方式，根据辅助变压器的冗余和能耗水平选择合适的并网点，直接利用厂用电系统实现并网。与用户侧分布式光伏项目相比，这种模式可以在高压并网条件下减少升压变电站的投资。

煤电企业人力资源丰富。经过长期的生产经营经验积累，组织完善，人员配备齐全，在技术实力上具有独特优势。与燃煤发电系统相比，光伏和储能是简单的系统，虽然他们的原理不同，但经过培训，燃煤电厂的技术人员很容易熟悉和掌握。随着光伏储能的发展，无论是项目前期，还是后期的运营、管理、运维，在人力资源方面，煤电企业需要做的就是统筹安排，合理配置厂内存量资源，可以大大减少人力资本的投入。

在光伏储能协同发展的后期运维阶段，燃煤发电企业可以充分发挥厂内技术和人员优势，通过设置专门的运维班，将光伏储能运维纳入厂内运维统一管理，有效降低运维成本。可以参考燃煤电厂的运维规定，建立完善的光伏储能管理体系，通过精细化管理，以较低的运维成本持续保证较高的运维质量。

4结论

在“双碳”背景下，中国电力系统的权力结构将发生深刻变化。构建以新能源为主体的新型电力系统，为电力系统的发展定下了基调，将新能源提升到了前所未有的高水平。以风电、光伏为主体的新能源必将迎来一轮爆发式增长。“碳达峰”和“碳中和”是长期、复杂、系统的工程，“十四五”是实现“碳达峰”的关键期和窗口期。新能源的快速发展需要科学的战略部署和完善的政策体系保障。同时，电力系统各环节也要从实际出发，充分挖掘和发展自身优势，积极探索与新能源、储能联动发展的路径。煤炭企业通过与光伏储能联动发展，可以有效降低厂用电率，提高机组的能源利用效率和灵活性，不仅有助于实现“双碳”目标，也为探索常规能源、新能源和储能的共同努力提供了发展思路。

参考文献

[1] 李柯 , 何凡能 . 中国陆地太阳能资源开发潜力区域分析[J]. 地理科学进展 , 2010, 29(9): 1049-1054.

[2]徐蔚冰. 建设光热型熔盐储能电站促进新能源消纳[N]. 中国经济时报,2022-01-11(004).

[3]何晨可,朱继忠,刘云,蓝静,吴皖莉.计及碳减排的电动汽车充换储一体站与主动配电网协调规划[J].电工技术学报,2022,37(01):92-111.DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.211255.

[4]周玮,蓝嘉豪,麦瑞坤,何正友.无线充电电动汽车V2G模式下光储直流微电网能量管理策略[J].电工技术学报,2022,37(01):82-91.DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.211279.