追光逐日捕風儲能 電力設備“更新”再啟程

　　7月16日，電力規(guī)劃設計總院在京召開《中國能源發(fā)展報告2024》《中國電力發(fā)展報告2024》發(fā)布會?！吨袊娏Πl(fā)展報告2024》顯示，自2013年以來，電力需求穩(wěn)步增長，全社會用電量10年平均增速約5.6%。2023年全社會用電量較2022年增長6.7%。

　　如何保證發(fā)電量、輸電量持續(xù)且高質量增長，滿足日益增長的全社會用電需求，正是電力設備行業(yè)在設備更新過程中迫切需要解決的關鍵問題。

　　今年3月份，國務院印發(fā)《推動大規(guī)模設備更新和消費品以舊換新行動方案》(以下簡稱《行動方案》)?！缎袆臃桨浮诽岢龅?ldquo;設備更新行動”，是一場規(guī)模龐大、時間持久、復雜度超高的系統(tǒng)性工作，不僅要促進新能源發(fā)電量持續(xù)增長，主動打破自然資源約束，還要推動儲能建設，接納消化更多新能源電力，更要升級改造現有電網，實現智能化、自動化、柔性化配電和輸電。

　　中國電力企業(yè)聯(lián)合會副理事長、特變電工董事長張新在受訪時表示：“‘以舊換新’對電力設備企業(yè)而言，是又一次創(chuàng)業(yè)征程的起點。”

　　發(fā)電端打破自然約束

　　在火力發(fā)電站依賴石化原料、水力發(fā)電站建設周期長等約束下，如何滿足全社會持續(xù)增長的用電需求?

　　電力設備企業(yè)給出了清晰的答案：以光伏、風電等為突破口，生產發(fā)電量更大、轉換率更高、技術水平更先進的新能源發(fā)電設備，大力建設“陸上三峽”和“海上三峽”。

　　“陸上三峽”是指在光照充足、風力強勁的北方地區(qū)，通過建設大規(guī)模光伏發(fā)電矩陣和風力發(fā)電機組生產電力。西北地區(qū)的甘肅和東北地區(qū)的吉林正在推進“陸上三峽”建設，并取得一系列可喜成果。“海上三峽”則是在風力強勁的近海和深遠海，通過建設大功率風力發(fā)電機組生產電力，在江蘇如東、福建福清、廣東陽江、山東昌邑等地，“海上三峽”年發(fā)電量正迅速攀升。

　　在“陸上三峽”和“海上三峽”建設如火如荼展開的同時，電力設備企業(yè)正抓緊自主創(chuàng)新，開展研發(fā)攻關，新能源發(fā)電設備更新的戰(zhàn)線上不時傳出喜訊。

　　在光伏發(fā)電領域，薄膜電池取代了硅系電池，背鈍化發(fā)射極和背面電池又取代了薄膜電池。在電力設備企業(yè)的實驗室里，鈣鈦礦太陽能電池商業(yè)實用性提升，疊層太陽能電池被視為下一代超高效太陽能電池技術路線，轉換效率已經提升至33.9%，柔性太陽能板和透明太陽能電池正在孕育當中。

　　在風力發(fā)電領域，風力發(fā)電機正朝著大型化邁步前進，海上風電機組容量從3兆瓦躍升至16兆瓦;新材料和新工藝帶來葉片尺寸飛速提升，風電葉片尺寸從20米躍升至123米;半直驅技術有望逐步替代雙饋技術和直驅技術，帶來更高發(fā)電效率。

　　時代新材是中國中車的一級子公司，也是中國中車旗下主要風電葉片生產企業(yè)。公司董事長彭華文向《證券日報》記者表示：“過去的小風機工作效率低，迫切需要替換為大風機以提升發(fā)電效率，這是風力發(fā)電設備生產企業(yè)更新設備的共性方向之一。大葉片需要水準更高的制造工藝、強度更高的結構設計和更先進的材料配方。”

　　電力設備企業(yè)的探索并未止步于此。在風電、光伏之外，多家電力設備企業(yè)與科研機構一道，正在推動人造太陽項目不斷前進。全超導托卡馬克核聚變實驗裝置成功實現了穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運行403秒，創(chuàng)造新的世界紀錄。中國環(huán)流二號實現首次放電。中國環(huán)流三號在國際上首次發(fā)現并實現了一種先進磁場結構。

　　儲能端擴大“蓄水池”

　　在以光伏、風電為代表的新能源發(fā)電量持續(xù)增長的同時，一個突出的問題擺在電力設備企業(yè)面前。光伏、風電的發(fā)電量受晝夜、季節(jié)等因素影響，有一定波動性。能否將有波動的新能源電力“裝入”具有消納吸收功能的“蓄水池”中，最終使新能源電力更加穩(wěn)定可靠?

　　面對這一問題，電力設備企業(yè)也找到了對策：以先進儲能技術為突破口，生產容量更大、安全性更高、經濟性更好的儲能設備，成為電力系統(tǒng)中的“蓄水池”。

　　電化學儲能是通過可逆電化學反應，實現電能與化學能相互轉化的儲能方式。在電力設備更新過程中，電化學儲能應用場景從發(fā)電側、輸配電側擴展到用電側，形成了發(fā)電側儲能、輸配電側儲能和用電側儲能三大場景。在日趨成熟的鋰離子電池之外，電力設備企業(yè)又相繼開發(fā)出成本更低的鈉離子電池、儲能效率更高的液流電池、能量密度更高的金屬空氣電池等。在電力設備企業(yè)的實驗室中，安全性更好的固態(tài)電解質和先進固態(tài)電池，以及響應速度更短的超級電容器等產品已接近商業(yè)化落地階段。

　　值得一提的是，電力設備企業(yè)對先進儲能技術的鉆研仍在進行時，先進儲能設備正朝多元化發(fā)展。在電化學儲能之外，環(huán)境適應性更好的重力儲能、響應時間更短的飛輪儲能、容量更大的抽水儲能、可有效利用地下空間的壓縮空氣儲能紛紛登臺亮相，正在成為各地電力系統(tǒng)中的“蓄水池”。

　　南網儲能董秘鐘林向《證券日報》記者表示：“隨著新能源占全部能源消費比重不斷增長，儲能設備的時長和容量需要‘再上新臺階’。容量在1萬千瓦以下、儲能時長在2小時以下的電化學儲能設備正加速出局。”

　　輸配電端擁抱智能技術

　　中國電力投資規(guī)模常年超過1萬億元人民幣，發(fā)電端、儲能端的各類新型設備層出不窮。在龐大投資和海量新設備面前，電力系統(tǒng)控制的復雜性呈指數級增長，僅依靠人力無法高效且科學地完成輸配電工作。能否有一個“聰明的大腦”，來指揮數量眾多、形態(tài)各異的電力設備，共同完成滿足14億人用電需求的輸配電任務?

　　對此，電力設備企業(yè)的“回答”是積極擁抱智能技術，打造響應時間更短、自動化程度更高的智能電網，成為電力系統(tǒng)中的“聰明大腦”。

　　電力調度智能系統(tǒng)是智能電網的決策中樞，通過集成先進的傳感、測量、控制和通信技術，實現了對原有電網的智能化升級和高效運營。利用信息量測和傳輸設備，智能電網可實時監(jiān)控電網狀態(tài)，實現高速數據傳輸。利用變流器、逆變器等電力電子設備，智能電網能高效轉換和控制電能。利用5G通信技術，智能電網實現精準負荷管理和智能管控，保障供電可靠性。

　　電力設備企業(yè)對智能電網的技術創(chuàng)新和設備更新正在進行中。針對商業(yè)辦公園區(qū)、產業(yè)園區(qū)等特定客戶的智能微電網正脫穎而出。利用數字技術和智能化手段，微電網和主電網之間可以實現并網、離網及并離網系統(tǒng)的多方協(xié)調運行。

　　特變電工是我國輸變電行業(yè)的頭部企業(yè)之一。公司董秘焦海華向記者舉例說明輸變電設備更新的情況：“舉例而言，一臺變壓器需要升級成一個智能變電站，才能有效承接新型電力系統(tǒng)的輸變電任務。這就意味著，在變壓器之外，還需要配備變電站監(jiān)控保護、智能終端、合并單元、智能輔控系統(tǒng)等，要能實現全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化、高級應用互動化。”

　　張新表示：“電力設備更新將為全社會帶來新型電力系統(tǒng)。新型電力系統(tǒng)并非是對原有電力系統(tǒng)的推倒重來，而是對傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的繼承和發(fā)展，需要電力設備企業(yè)在現有設備的基礎上進行升級改造和技術創(chuàng)新。”

　　來源：證券日報 記者 肖 偉