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摘要:在新时期,新能源发展速度逐步加快,对于能源储备运用提出更高要求,需要逐步调整过往能源利用形式,将传统煤电资源与光伏储能有机整合,打造构建联动发展体系,促进新旧能源协调发展、可持续发展,提升能源功能稳定性、合理性,助力低碳、减碳目标落实。基于此,本文就针对新能源发展下煤电与光伏储能联动发展策略进行深入分析与研究。
关键词:新能源,煤电与光伏储能,联动发展
近年来,环境保护理念深入推进实施,我国对于环境保护重视程度不断提升,2022年印发的《深入打好重污染天气消除、臭氧污染防治和柴油货车污染治理攻坚战行动方案》明确指出:需要优化调整产业、运输结构、能源结构,进一步提升运输领域、工业领域清洁水平与低碳质量,深度治理重点行业。在政策引导支持下,我国各个区域、各个行业,对于光伏能源产业重视程度不断提升,太阳能发电装机容量不断增加,能源供应体系逐步健全,光伏能进入高峰阶段,对于传统煤电产业发展带来一定的影响。但是从实际层面分析,由于光伏能源发展时间比较短,使得光伏储能供应的及时性、有效性与稳定性欠缺,煤电仍旧是我国电力系统电源结构主体。在这种背景下,相关机构需要结合碳达峰、碳中和目标,根据区域能源发展现状、发展趋势,有机整合煤电储能与光伏储能,构建煤电与光伏联动发展结构,提升煤电资源、光伏资源利用质量与有效性。
1 新能源与煤电储能发展现状
1.1 新能源发展现状
自碳中和、碳达峰政策支持以来,我国新型能源发展速度逐步加快,与之相关政策方针深入推进,2021年6月份,我国能源局面向基层地区,印发《关于报送整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》强调融合乡村振兴与“双碳”目标。在各项政策支持引领下,我国光伏能源发展速度逐步加快,根据光伏行业协会调查研究显示,2022年我国光伏装机容量增加87.41GW,同比提升约58.3%,2023年上半年,新增78.42GW光伏装机,同比提升约154%,行业专业机构预测,到2030年,我国新能源装机容量,包括光伏能源、风电能源将会超过12亿千瓦,又可能达到16亿千瓦。由此可见,在未来10年,我国光伏能源发展将会正式步入高峰期,大量能源装机与配置将会大范围影响电力系统。不过从实际层面分析,以光伏、风电为主的新能源发展还存在一定的问题与不足。一方面,外界环境对于光伏影响仍旧存在,机组发电不够稳定与健全,仍旧需要将煤电机组当作坚实的后盾,保证维护电力系统稳定运行。另一方面大容量、高效能储能技术并不成熟,储能电池实际容量比较落后,与新能源发展规模不相符,备受社会公众关注的氢能技术,正处于示范推广阶段,仍旧需要继续研究,社会对于煤电发电系统比较依赖[1]。
1.2 煤电能源发展现状
煤电作为传统核心能源,自改革开放以来,其在我国电力系统当中一直处于主导的地位,近年来在新能源影响下,煤电能源的消耗使用逐步减少,煤电产业面临着转型发展压力与挑战,根据中商情报网讯显示,2022年我国火电装机容量达到133239万千瓦,同比提升约2.7%,装机容量新增4471万千瓦,同比降低约9.5%。到2023年,我国火电装机战绩降低到40%,发电量占据总发电量的66.3%。从整体层面分析,煤电产业装机容量明显降低,发电量也有一定的下降,如何更好应对社会发展状态、发展趋势,已经成为重点课题[2]。在这一背景下,我国对于煤电行业重视程度不断提升,多部门联合发布的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案的通知》当中提出:需要改造全国具有条件的燃煤电厂,力争实现低排放目标,实现超低排放,到2025年首批煤电低碳化改造项目全部开工与实施,转化运用一批低碳、高效的煤电技术,与2023年相比有关电碳排放降低到20%左右;到2027年进一步拓展煤电低碳发电技术路线,与2023年相比有关电碳排放降低到50%左右,显著降低运行与建造成本,减负与落实新时代赋予自身的职责使命。
2 新能源背景下煤电与光伏储能联动发展的策略
2.1 开展顶层设计,调节管控煤电与新能源
煤炭与光伏储能联动发展的一项系统化工程,需要长期、深入开展,因此相关部门需要结合政策要求、改革转型趋势等,组织开展顶层的规划设计。一是分解各省新能源规划目标,明确相关目标,保证国家政策、地方方针、企业规划可以相互协调、有效对接[3]。比如结合“量率协同”要求,明确各个省份、各个行业领域消纳责任权重,确定新能源实际装机容量、装机应用比例,调整自身发展规划与方针。在制定与设计新能源发展规划、发展计划的技术上,规划设计与之相适应的电力系统,让两者可以同步建设、规划与运行。二是进一步提升制度调节管控力度,需要弹性调整“开发速度慢、品种比较多”的资源,需要不断提升与扩大煤电机组智能性、灵活性、系统性改造费用疏通引导渠道,不断加快、提升煤电机组改造速度,大力发展调峰气电、抽水蓄能等新能源,大规模、大范围应用新型储能,强化储能系统灵活调节管控能力[4]。
2.2 强化储能资源管理,提升储能市场竞争力
为更好适应储能市场发展需求,让煤电与光伏新能源可以联动发展,相关企业需要结合市场规划、市场发展需求,围绕储能服务需求、服务趋势,调整改善电源侧、电网侧、用户侧以及多元侧储能模式,丰富能源储能项目。一是电源侧储能应用管理,对于新型能源,需要进一步合理调节新能源,推进实施集中式光伏配置储能、海上风电储能。对于常规煤炭电源侧,需要改变传统机组,使用大型、高水平电源配置储能,开展调频辅助服务、调峰服务,逐步提升机构配套储能、电源等市场竞争能力与水平[5]。二是电网侧储能,整合应用机构过往积累的经验,针对区域电网进行统筹规划设计,配置具备平滑风电出力、调峰调频等不同价值作用的集中储能站,组织实施大容量新能源储能调峰试点示范活动,并且在配网侧重点,整合使用分布式电源消纳储能,借此强化电网侧储能水平。三是用户侧储能,结合用户电力资源配置情况、配置现状,在拥有良好条件的园区与企业等配置、设计专属的储能设备,建设综合化、系统化能源,不断调整改善能源使用效率。四是灵活设计多元侧储能,在新时期新能源储能形式应用前景更加广阔,综合能源项目、源网和储一体化项目深入推进,相关机构可以综合考量储能配置与布局需求,不断强化能源系统当中储能应用质量。
2.3 强化能源需求管理,提升能源储备能力
在新能源快速发展形势下,相关企业快速挖掘激活自身潜力、内在发展活力,提升运行生产经济性、稳定性与安全性是重要思路,也是必然的任务。煤电以及与之相关企业可以结合自身优势特点,调整改善企业内部已有发展模式、发展举措,深度融合煤电储能与新能源,让产业优势可以相互弥补。
激活自身区位优势,提升经济收益。煤电企业可以发挥凸显自身具备的区位优势特点,结合自身土地资源充足丰富、空间范围较大等特点,在不破坏、不危害、不影响电厂安全性与稳定性的基础上,科学合理使用配套设施、内部空间的优势资源,迁移应用、整合引入新能源光伏储能技术,在助力煤电厂房用电率进一步降低的基础上,获取良好的经济收益[6]。例如,可以迁移利用厂区空闲空余地域、厂区顶棚订车场、配套生活区域屋顶等各种不同的位置,整合引入新能源分布式光伏技术,将其与厂商电力系统有机整合,进行并网设置,并且积极合理应用分布式光伏发电电量,开展厂区日常发电,在不影响、不危害企业运行安全与稳定的基础上,提升光伏储能技术应用质量,发挥应用优势。
整合各方优势资源,实现可持续发展。相关煤电机构可以根据企业装机容量与储备量,通过储能电站安装配置的形式,让传统燃机发电与新能源发电可以实现优势互补目标,助力可持续、高质量发展目标落实[7]。一是根据自身桩基容量,依据适当的比例,包括1:2与1:3的形式针对电力储能装置进行配置,形成专属、完整的储能电站,并且积极合理将分布式光伏、燃煤发电整合引入到储能电站当中,建构树立互补互联发展模式。二是提升储能电站的增加设置,可以为日常电力能源供应调度提供服务,在步入到用电高峰时期时,可以规范合理使用储能电站提供电力能源供应,而位于用电低峰时期,则可以存储剩余的能源,借此规避预防能源浪费问题与困境,降低燃煤发电占比以及碳排放。三是在日常运行与发展过程中,光伏电能与煤电能源所产生、形成的电能,除了用于开展电力能源供应配置之外,还需要规范合理在储能电站当中存储,在不影响、不危害电力能源供应水平与质量的基础上,助力电力能源储备效率提升,并且让煤电能源存在的负荷波动问题、光伏发电波动服务较大问题得到解决,让两者可以相互弥补、相互促进[8]。
同时,目前各个省市深入推进与发布升级储气设施项目规划,支持与引领地方政府与相关企业采取参股合资、异地交互等模式,共同落实储气设施建设,承担投资收益和成本,可以把握这一机遇,加大地下储气库建设、LNG储罐统筹规划设计,进一步提升储气设施建设规模、建设速度。
2.4 搭建技术支持体系,开拓联动发展路径
在新时期,现代信息技术发展速度逐步加快,物联网技术、大数据技术、云计算以及人工智能等技术与我国煤电产业、光伏储能融合进程逐步加快,在能源领域快速渗透、广泛普及与推广,产生许多新型、现代化新型能源技术,为煤电+光伏储能联合发展、综合化发展带来一定的支持与帮助。相关煤电企业在发展过程中,可以整合运用新型能源技术、新型能源设备,利用新型技术,组织开展分布式能源开发,开展综合化、联动化储能服务工作。例如,分布式光伏技术是一种转换太阳能源的电能技术,具有降低成本、节约能源、提供能源供应灵活性、环保性等特点,不会产生额外的费用,实现零排碳;储能技术是指转化不同的能源并且存储、保护起来,以便在有需要、有要求时期将其释放出来的技术,可以为用户提供调频服务、备用电源服务等各种电力服务,煤电企业可以有机整合两种技术,借助分布式光伏技术开展能源开发挖掘与整合运用;使用储能技术对能源进行管理与存储,逐步提升电力系统运用灵活性与稳定性,降低配电网络压力负担,降低、延缓基础设施设备运用与投入,开辟一条全新、快捷的发展途径,在不改变太阳与煤电存储的基础上,增加电池的渗透率,助力煤电与太阳能存储联动发展目标深入落实。
2.5 打造绿电价格机制,助力电力市场改革创新
伴随着“双碳”政策方针深入实施与推进,光伏能源、风电能源等能源在电力系统当中占据的比例进一步提升,我国电网发展结构、发展模式发生一定调整和改变,迫切需要打造建设具有低碳化、灵活化、全面化的电力价格市场。需要优化调整跨省份协作交互机制,打造建设绿色电力交易机制、价格机制,促进助力电力价格市场化发展,让用户可以获取绿色电力支持与辅助。一是需要针对深谷电价机制进行深入研究,打造与建设峰谷分时电价机制,完善健全尖峰电价政策方针、扩大峰谷的比价。二是推进实施电价补贴机制,可以传统能源与新能源储能项目投运实施初期,提供运营度电补贴政策方针,包括放电补贴政策、充电补贴政策,按照一定比例结合放电与充电补贴,用来弥补业务运行、经济收益存在的不足问题。三是健全完善与电力储能容量相关的电价机制,可以结合煤电能源与光伏新能源储能特点,以及储能电站容量差异,设置差异化、个性化、过渡性电价调节机制,提升电价机制规范合理性。
3 新能源背景下煤电与光伏储能联动发展方向
煤电储能与光伏储能两者之间具有密切的关系,具有相互引领、相互促进的作用。在新时期,伴随着光伏存储与管理技术的快速发展,光伏发电成本逐步降低,光伏储能价格也随之缩减,达到“平价”水平,煤电+光伏储能市场发展全景、发展机遇更加广阔,在未来,在电力改革政策深入推进实施背景下,万物互联时代正式到来,各种不同能源相互关联、多能互补、协调融合发展将会成为必然发展趋势,同时光伏储能与煤电储能联动的优势特点也可以全面呈现展示,未来发展范围不断拓展、发展方向更加明确。不过从整体层面分析,由于光伏发电时间比较短,煤电发展理念并未及时革新,使得煤电与光伏储能联动发展还存在一定的问题,发展不到位,在未来需要继续创新改革。
需要打造建立专属、完善的光伏储能与煤电储能管理机制体系,精细化处理设置管理机制,针对煤电储能与光伏储能站运维进行精细化管理,在进一步降低运维成本,提升运维有效性与规范合理性的基础上,实现高运维、高效率发展目标。
未来需要强化联动式、互动式发电系统与储能系统打造建设力度,后续必然需要结合实际发展需求、发展情况,灵活巧妙使用集中并网、多点分散并网等各种模式,设置规范合理的并网点,可以直接、有效使用电厂用电系统组织开展并网管理,节省电网投资、资源消耗与浪费。
获取技术支持与帮助,需要继续加大能源储能技术的研究力度,整合引入新型储能技术,包括零碳排技术、能源存储技术、太阳能技术等,逐步降低与缓解电网配备压力,适当延缓电网基础设施、能源储备设施投入,提升能源储备质量与运用能力。同时,还需要整合引入新兴智能化技术,为煤炭与光伏能源初步联动应用提供可靠牢固的技术支持与帮助,促进综合智能能源服务目标进一步落实。
4 结语
在新能源快速发展背景下,煤电与光伏储能联动发展是必然的趋势与路径,也是提升能源开发利用质量的关键举措,可以更好应对复杂的社会环境,需要对其进行重点关注,需要针对煤电与光伏能源进行联合化、一体化建设,组织开展战略布局、统筹规划,提升新能源与传统能源利用效率,为“双碳”目标实现打下坚实的基础。