追光逐日捕風儲能 電力設備“更新”再啓程

來源：證券日報

本報記者 肖 偉

7月16日，電力規劃設計總院在京召開《中國能源發展報告2024》《中國電力發展報告2024》發佈會。《中國電力發展報告2024》顯示，自2013年以來，電力需求穩步增長，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%。

如何保證發電量、輸電量持續且高質量增長，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《推動大規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》）。《行動方案》提出的“設備更新行動”，是一場規模龐大、時間持久、複雜度超高的系統性工作，不僅要促進新能源發電量持續增長，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。

中國電力企業聯合會副理事長、特變電工董事長張新在受訪時表示：“‘以舊換新’對電力設備企業而言，是又一次創業征程的起點。”

發電端打破自然約束

在火力發電站依賴石化原料、水力發電站建設週期長等約束下，如何滿足全社會持續增長的用電需求？

電力設備企業給出了清晰的答案：以光伏、風電等爲突破口，生產發電量更大、轉換率更高、技術水平更先進的新能源發電設備，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，通過建設大規模光伏發電矩陣和風力發電機組生產電力。西北地區的甘肅和東北地區的吉林正在推進“陸上三峽”建設，並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，電力設備企業正抓緊自主創新，開展研發攻關，新能源發電設備更新的戰線上不時傳出喜訊。

在光伏發電領域，薄膜電池取代了硅系電池，背鈍化發射極和背面電池又取代了薄膜電池。在電力設備企業的實驗室裡，鈣鈦礦太陽能電池商業實用性提升，疊層太陽能電池被視爲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。

在風力發電領域，風力發電機正朝着大型化邁步前進，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。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，迫切需要替換爲大風機以提升發電效率，這是風力發電設備生產企業更新設備的共性方向之一。大葉片需要水準更高的製造工藝、強度更高的結構設計和更先進的材料配方。”

電力設備企業的探索並未止步於此。在風電、光伏之外，多家電力設備企業與科研機構一道，正在推動人造太陽項目不斷前進。全超導託卡馬克核聚變實驗裝置成功實現了穩態高約束模式等離子體運行403秒，創造新的世界紀錄。中國環流二號實現首次放電。中國環流三號在國際上首次發現並實現了一種先進磁場結構。

儲能端擴大“蓄水池”

在以光伏、風電爲代表的新能源發電量持續增長的同時，一個突出的問題擺在電力設備企業面前。光伏、風電的發電量受晝夜、季節等因素影響，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定可靠？

面對這一問題，電力設備企業也找到了對策：以先進儲能技術爲突破口，生產容量更大、安全性更高、經濟性更好的儲能設備，成爲電力系統中的“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電側、輸配電側擴展到用電側，形成了發電側儲能、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，電力設備企業又相繼開發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。在電力設備企業的實驗室中，安全性更好的固態電解質和先進固態電池，以及響應速度更短的超級電容器等產品已接近商業化落地階段。

值得一提的是，電力設備企業對先進儲能技術的鑽研仍在進行時，先進儲能設備正朝多元化發展。在電化學儲能之外，環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，正在成爲各地電力系統中的“蓄水池”。

南網儲能董秘鍾林向《證券日報》記者表示：“隨着新能源佔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

中國電力投資規模常年超過1萬億元人民幣，發電端、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，電力系統控制的複雜性呈指數級增長，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”，來指揮數量衆多、形態各異的電力設備，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，成爲電力系統中的“聰明大腦”。

電力調度智能系統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，智能電網可實時監控電網狀態，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。

電力設備企業對智能電網的技術創新和設備更新正在進行中。針對商業辦公園區、產業園區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併網、離網及並離網系統的多方協調運行。

特變電工是我國輸變電行業的頭部企業之一。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，纔能有效承接新型電力系統的輸變電任務。這就意味着，在變壓器之外，還需要配備變電站監控保護、智能終端、合併單元、智能輔控系統等，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：“電力設備更新將爲全社會帶來新型電力系統。新型電力系統並非是對原有電力系統的推倒重來，而是對傳統電力系統的繼承和發展，需要電力設備企業在現有設備的基礎上進行升級改造和技術創新。”