追光逐日捕風(fēng)儲能 電力設(shè)備“更新”再啟程

　　7月16日，電力規(guī)劃設(shè)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。《中國電力發(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(zhì)量增長，滿足日益增長的全社會用電需求，正是電力設(shè)備行業(yè)在設(shè)備更新過程中迫切需要解決的關(guān)鍵問題。

　　今年3月份，國務(wù)院印發(fā)《推動大規(guī)模設(shè)備更新和消費品以舊換新行動方案》(以下簡稱《行動方案》)。《行動方案》提出的“設(shè)備更新行動”，是一場規(guī)模龐大、時間持久、復(fù)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(shè)，接納消化更多新能源電力，更要升級改造現(xiàn)有電網(wǎng)，實現(xiàn)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(shè)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(shè)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(shè)備企業(yè)給出了清晰的答案：以光伏、風(fēng)電等為突破口，生產(chǎn)發(fā)電量更大、轉(zhuǎn)換率更高、技術(shù)水平更先進的新能源發(fā)電設(shè)備，大力建設(shè)“陸上三峽”和“海上三峽”。

　　“陸上三峽”是指在光照充足、風(fēng)力強勁的北方地區(qū)，通過建設(shè)大規(guī)模光伏發(fā)電矩陣和風(fēng)力發(fā)電機組生產(chǎn)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(shè)，并取得一系列可喜成果。“海上三峽”則是在風(fēng)力強勁的近海和深遠海，通過建設(shè)大功率風(fēng)力發(fā)電機組生產(chǎn)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(shè)如火如荼展開的同時，電力設(shè)備企業(yè)正抓緊自主創(chuàng)新，開展研發(fā)攻關(guān)，新能源發(fā)電設(shè)備更新的戰(zhàn)線上不時傳出喜訊。

　　在光伏發(fā)電領(lǐng)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(shè)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(shù)路線，轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)提升至33.9%，柔性太陽能板和透明太陽能電池正在孕育當(dāng)中。

　　在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，風(fēng)力發(fā)電機正朝著大型化邁步前進，海上風(fēng)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(fēng)電葉片尺寸從20米躍升至123米;半直驅(qū)技術(shù)有望逐步替代雙饋技術(shù)和直驅(qū)技術(shù)，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(fēng)電葉片生產(chǎn)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(fēng)機工作效率低，迫切需要替換為大風(fēng)機以提升發(fā)電效率，這是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)更新設(shè)備的共性方向之一。大葉片需要水準(zhǔn)更高的制造工藝、強度更高的結(jié)構(gòu)設(shè)計和更先進的材料配方。”

　　電力設(shè)備企業(yè)的探索并未止步于此。在風(fēng)電、光伏之外，多家電力設(shè)備企業(yè)與科研機構(gòu)一道，正在推動人造太陽項目不斷前進。全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置成功實現(xiàn)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(jì)錄。中國環(huán)流二號實現(xiàn)首次放電。中國環(huán)流三號在國際上首次發(fā)現(xiàn)并實現(xiàn)了一種先進磁場結(jié)構(gòu)。

　　儲能端擴大“蓄水池”

　　在以光伏、風(fēng)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(shè)備企業(yè)面前。光伏、風(fēng)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(shè)備企業(yè)也找到了對策：以先進儲能技術(shù)為突破口，生產(chǎn)容量更大、安全性更高、經(jīng)濟性更好的儲能設(shè)備，成為電力系統(tǒng)中的“蓄水池”。

　　電化學(xué)儲能是通過可逆電化學(xué)反應(yīng)，實現(xiàn)電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的儲能方式。在電力設(shè)備更新過程中，電化學(xué)儲能應(yīng)用場景從發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)擴展到用電側(cè)，形成了發(fā)電側(cè)儲能、輸配電側(cè)儲能和用電側(cè)儲能三大場景。在日趨成熟的鋰離子電池之外，電力設(shè)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(shè)備企業(yè)的實驗室中，安全性更好的固態(tài)電解質(zhì)和先進固態(tài)電池，以及響應(yīng)速度更短的超級電容器等產(chǎn)品已接近商業(yè)化落地階段。

　　值得一提的是，電力設(shè)備企業(yè)對先進儲能技術(shù)的鉆研仍在進行時，先進儲能設(shè)備正朝多元化發(fā)展。在電化學(xué)儲能之外，環(huán)境適應(yīng)性更好的重力儲能、響應(yīng)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(wǎng)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(shè)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(xué)儲能設(shè)備正加速出局。”

　　輸配電端擁抱智能技術(shù)

　　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(shè)備層出不窮。在龐大投資和海量新設(shè)備面前，電力系統(tǒng)控制的復(fù)雜性呈指數(shù)級增長，僅依靠人力無法高效且科學(xué)地完成輸配電工作。能否有一個“聰明的大腦”，來指揮數(shù)量眾多、形態(tài)各異的電力設(shè)備，共同完成滿足14億人用電需求的輸配電任務(wù)?

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

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

　　電力設(shè)備企業(yè)對智能電網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備更新正在進行中。針對商業(yè)辦公園區(qū)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等特定客戶的智能微電網(wǎng)正脫穎而出。利用數(shù)字技術(shù)和智能化手段，微電網(wǎng)和主電網(wǎng)之間可以實現(xiàn)并網(wǎng)、離網(wǎng)及并離網(wǎng)系統(tǒng)的多方協(xié)調(diào)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(shè)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(wù)。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(xiàn)全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化、高級應(yīng)用互動化。”

　　張新表示：“電力設(shè)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(shè)備企業(yè)在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上進行升級改造和技術(shù)創(chuàng)新。”

　　來源：證券日報 記者 肖 偉