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【青话高质量 建言十四五】“光伏+”:构建多元电力生产格局

中国大唐集团新能源科学技术研究院有限公司发布时间:2021-03-24 23:21:24

【前言】“十三五”圆满收官,“十四五”扬帆启航。为了鼓励广大团员青年为“十四五”高质量发展建言献策,充分调动团员青年参与企业管理、关心企业发展的积极性,营造人人爱企业、人人为企业的浓厚氛围,为集团公司二次创业、做强做优汇聚青春智慧,集团公司团委组织开展了“青话高质量,建言十四五”征集活动。截至目前,全系统共征集论文704篇、金点子建议1735个。经过层层审核筛选,共推荐论文178篇、“金点子”建议481个参加终评。即日起,本栏目将陆续刊发部分征文建议。

 

一、序言

       随着2030年碳达峰、2060年碳中和的目标提出,预示着以太阳能光伏发电为主要推动力的新能源时代已经来临。目前,世界上有很多国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命的主要内容进行长期规划,光伏产业已成为继IT、微电子之后又一爆炸式发展的行业。

       近年来,随着我国对清洁能源需求的不断增加,光伏产业受到越来越多的关注。“十三五”期间,我国光伏产业从“快速扩大”到“稳步增长”再到后期的下滑趋势,即便光伏装机因“补贴退出”等政策刹车出现了大幅波动,但从国家能源局最新统计数据来看,我国光伏产业已经提前实现“十三五”规划的目标。据相关数据显示,2020年年底,我国光伏装机累计突破240.3GW,连续五年居全球首位。与此同时,海外市场的加速崛起也为我国光伏企业提供了市场,在弥补了国内装机规模下降之余,也把光伏产业带向新的高度。

       伴随“十四五”的到来,光伏作为较为成熟的太阳能利用技术,必将发挥越来越重要的作用,也亟需加速从补充能源向替代能源的角色转化。

二、“光伏+”模式

       我国光伏产业在“十三五”收官之际,走出了政策调整的低迷期,逐渐迈入平价上网时代;“十四五”期间,光伏产业将进入全面平价时代,实现真正的无补贴发展,这给光伏行业带来压力与挑战。面对行业发展的机遇与挑战,光伏产业不仅寻求主要设备(电池、电池组件、逆变器、跟踪系统等)的技术突破,还应谋求在促进消纳、多能互补、多场景协作、稳定并网等方面的创新。因此,“光伏+”的多能互补、多行结合、跨界融合,或将能为光伏产业指明一条新的发展模式。

(一)多能互补

       进入平价时代,当补贴不再是制约因素时,光伏规模目标将很大程度取决于消纳空间与稳定送出。除了跨区外送通道,利用“光伏+风能”“光伏+储能”“光伏+制氢”“光伏+微电网”等多能互补有望成为一种常见模式。

       太阳能和风能在时间上的互补性使得“光伏+风能”发电系统在资源分布上具有很好的匹配性,能够提高可再生能源的综合利用率。另外,储能作为一项重要的、灵活的能量调节工具,可以快速精准的储存电量,平缓短期的波动,消除最大负荷电量,帮助电网更好地融合风力、光伏发电,保证可再生能源发电的持续性,避免弃风弃光等现象发生。2020年来,河南、湖南、内蒙古、新疆、江西、安徽、山东、宁夏等多省已发布风光+储能的相关政策,鼓励并积极推进“新能源+储能”的运行模式。此外,在港口、铁路、公路等基建领域,也在积极推行“光伏+储能”模式,未来也将大有可为。

       随着我国能源结构向绿色、低碳、可持续性加速转型,氢能发展也迎来了机遇。虽然氢作为公认的最洁净燃料,但不是所有的氢能制备过程都是“洁净”的。目前,利用大规模的风电、光伏进行电解水制备氢气的过程能够实现零碳排放,减少化石能源消耗,提升电网消纳能力,也可以实现新能源与煤化工、石油化工、的多联产。此外,与常规的物理或化学储能形式相比,氢能作为一种多元化的储能载体,能够灵活协调不同能源形式之间的关系。随着“碳达峰、碳中和”时代的到来,“绿氢”将逐步成为“十四五”低碳发展的主题,“风光储氢”产业将会进入快速发展阶段。

(二)多行结合

       虽然“十四五”期间光伏行业将迎来繁荣,但用地许可仍会是光伏项目建设的“主要瓶颈”。将农业、治沙、渔业、旅游等行业和光伏应用结合,能够提高土地利用效率,实现上可发电、下可沙漠化治理、种植、养鱼及与生态旅游相结合等的综合开发模式。

       集团公司积极推进多场景协作的光伏电站建设,2019年12月29日,集团公司首个水面漂浮式光伏电站北港长河10万千瓦光伏项目成功并网发电,实现了集团公司系统以及湖南省大型水面漂浮式光伏“零”的突破。据测算,该项目预计平均年上网电量1.25亿千瓦时,同比火电,每年可节约标煤4万吨,减少排放二氧化硫721吨、氮氧化物1083吨、二氧化碳10万吨,节约用水54万吨,实现了“渔、电、旅游、环保、税收”五丰收,为助推地方经济发展、环境友好发展作出突出贡献。

       目前,颇具特色的“光伏小镇”已在全国各地推行,尤其对于贫困地区,是一种多种能源循环利用、绿色零碳、天人合一发展模式,能够实现绿色能源开发与经济发展一体化建设。浙江秀洲区的光伏小镇达总投资达170亿元,它将焦点锁定在技术创新上,集商贸、餐饮、旅游、休闲等生活性服务业一体,是目前国内最大的光伏特色小镇。福建大田县的光伏小镇散落在县下的各个村里,将“光伏+扶贫+旅游+特色产业”结合起来,得到了较好收益。

(三)跨界融合

       光伏产业作为未来重要的能源形势,必将影响着社会发展模式。光伏+电力体制改革有望在市场需求侧也形成促进改革的强大动力,而光伏与互联网和大数据结合,则可以促进能源行业和信息行业的跨界融合。

       目前,国家与地方政策利好可再生能源发展,可再生能源配额机制、多能市场机制以及补贴政策已成为“光伏+”模式的重要推动力。此外,为贯彻国家“互联网+”智慧能源战略发展新格局和电力市场革命的决策部署,借助“大、云、物、移、智”等先进技术,面向智能制造、智慧供应、智能运维和增值服务等需求,构建“光伏云网”智能化服务体系,有望实现信息资源共享、能源优化配置以及全流程一站式服务,已成为智慧光伏建设的重点。

三、总结

       在国家大力发展低碳绿色经济的背景下,光伏行业发展进入了新阶段。“光伏+”模式打开了跨产业融合发展的新途径,通过与多种能源综合利用、与各行业结合开发以及与社会发展模式变革结合,使得光伏产业更加智能、高效、经济和环保,同时构建出更加多元的电力生产格局。

 

【作者简介】

       王丽杰,女,32岁,博士研究生,中国大唐集团新能源科学技术研究院有限公司运营监控支持中心,中级工程师,主要研究方向为智慧能源、新能源储能技术。现已在Nano Letters、Chem. Eng. J.、Carbon、Energy & Fuels、工程热物理学报、分布式能源等期刊发表论文20余篇,授权发明专利1项、实用新型3项,受理发明专利7项、实用新型2项,参与新能源领域国家、企业标准编制4项。在学期间获国家级奖励3项,作为研究骨干多次参与中国大唐新能源科技项目的申请与研究工作。

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