当前我国煤新联营初步形成了物理耦合、系统耦合与资源复合型三种技术耦合形式。其中物理耦合型通过共用升压站与送出线路,技术成熟、应用广泛,构成联营的基础形态;系统耦合型依托煤电灵活性改造与多能互补集成,实现能量协同优化,“十五五”期间将向区域能源共同体升级;资源复合型主要为矿区新能源开发,已形成成熟业态。在主体格局上,以“五大六小”为代表的大型能源集团凭借煤电与新能源双重资产优势成为主导力量,民营资本则以合资合作方式逐步参与,形成多元协同的联营格局。三类耦合模式的差异化演进,为煤电向调节型电源转型、新能源大规模消纳提供了系统性解决方案。
一、当前我国煤新联营的主要技术耦合形式
2025年,国家能源局发布《关于推进煤炭与新能源融合发展的指导意见》,要求依托煤炭矿区资源要素大力发展新能源,建立完善煤炭与新能源融合发展机制,推动煤炭产业链延伸与新能源发展协同互促进,明确了“十五五”期间煤炭与煤电进一步的绿色转型和可持续发展方向与目标。
“十四五”期间,我国通过煤新联营试点,在联营技术、机制等方面展开一定探索,初步形成物理耦合、系统耦合、资源复合的三种耦合形式。
(一)物理耦合型
煤电与新能源的物理耦合,主要表现为二者共用部分电力基础设施,在节约投资成本、提升建设效率的同时,亦增强电网的稳定性,实现出力平衡互济。例如,利用煤电厂厂区的空余用地,增建光伏项目,并入煤电升压站,同一出线送出,从而建立煤电与新能源项目的物理连接性,为当前煤新联营中较为基础、应用广泛的实现形式。在物理耦合模式下,煤电与新能源项目同一出线送出,较非物理连接性项目而言,更能实现二者出力的平衡,即有效改善新能源出力的波动性,在风光出力不足时由煤电发挥兜底作用。同时,物理耦合模式通过盘活存量电力基础设施资源,在容量允许的情况下能够降低新能源项目接入电网的投资成本,避免重复建设,缩短新能源项目并网周期。
(二)系统耦合型
系统耦合是煤新联营从物理连接向能量协同管理跃升的关键,主要通过煤电灵活性改造、多元储能配置、多能互补与集成、虚拟电厂等,实现多品种能源在运行层面的深度协同。在此模式下或存在不同能源品种共用电力基础设施的物理耦合形式,但相较于物理耦合,系统耦合更着重于多种能源出力优化与精准调控,且煤电的定位与功能亦向调节型电源转型。从实践中看,“十四五”期间我国已建成多个“风光火储”一体化示范项目及多能互补综合能源基地,如华能陇东能源基地,综合装机规模达到10GW,并配套百万吨级二氧化碳捕集利用与封存CCUS科技示范工程;中电普安“风光火储”一体化示范项目,依托存量煤电项目建设,新增风电、光伏和储能建设,规划装机规模超过1GW。在风、光、火、储等多种能源形式的优化与调配下,煤电与新能源的系统耦合实现了一定范围内的统一调控平台对多能源品种在时间、空间维度与出力特征的精准匹配,精细化的能量管理模式实现了煤电更深度的调峰能力,提升了新能源的消纳能力,同时也增强了电力系统运行的安全性与韧性,在电力辅助服务市场规则逐步完善的趋势下增加辅助服务收益。
(三)资源复合型
资源复合型的煤新联营,主要为矿区发展新能源的模式。依托煤炭矿区资源要素发展新能源,主要是利用采煤沉陷区、工业广场、排土场、复垦区等场地,特别是拥有集中连片土地资源、具备良好电网接入条件的产煤地区,可加快推进或规划建设大型光伏基地,推动“光伏+”的多元业态发展。在此模式下,煤新联营与生态修复、土地治理、产业转型深度融合,形成多位一体的综合发展模式,实现经济、生态和社会效益的统一。“十四五”期间,我国在资源复合型煤新联营方面已开展诸多探索,如“光伏+采煤沉陷区”已成为较成熟的融合模式,“光伏+露天煤矿复垦区生态修复治理”模式下发展农林业种植和畜牧饲养等,提供了可复制的项目经验。此外,煤化工与新能源融合方面,也通过以新能源赋能煤化工产业链降碳、以煤化工支撑新能源消纳的二者互补,实现煤化工生产过程中的绿电化、低碳化。
二、煤新联营技术耦合的成熟度及趋势分析
我国在煤新联营的上述三种技术耦合形式上均有探索,但成熟度随产业发展进程有一定差异,其中薄弱环节亦是“十五五”期间重点攻克与发展的方向。
(一)物理耦合型
物理耦合模式是煤新联营中最基础且应用最广泛的实现形式,在大型能源基地建设、存量煤电项目改造、采煤沉陷区综合治理等场景中已形成规模化应用,工程实践验证充分,其相应的电力设备与火电调峰、新能源功率预测等基础技术已成熟。“十五五”期间,随着工业园区节能降碳的需求提升,煤新联营的物理耦合模式或将面临更复杂的源网荷储一体化场景,与储能、智能微电网等结合,形成更多元化的能源系统集成模式。
(二)系统耦合型
煤新联营的系统耦合模式,以风光火储一体化能源基地为典型代表,当前在我国在多主体、多尺度协同调控与新能源并网消纳、广域源网荷储协同的新能源跨省区外送能力等关键技术方面持续突破,将推动一体化大型能源基地逐步从试点示范走向规模化推广阶段。然而,在多时间尺度滚动优化调度,大范围更深度的煤电调峰调峰能力,结合人工智能开展电力市场交易与辅助服务等方面,仍有较大提升空间。
“十五五”期间,系统耦合型煤新联营有望持续深化推进,其中煤电在向调节型电源转型、竞争调节服务能力的过程中,需要进一步推进煤电机组灵活性改造,并耦合储能系统,探索绿氨掺烧、生物质掺烧等技术并进行推广。在自上而下电力辅助服务市场规则逐步完善的趋势下,系统耦合型煤新联营项目参与调峰、调频、备用、爬坡、黑启动等辅助服务将成为获取收益等重要部分,亦将进一步促进多种能源形式的有效耦合。此外,从发展规模上看,系统耦合将从项目层面的“风光火储”多能互补基地,升级为区域能源共同体,以大型矿区、产业园区或地理区域为边界,更高程度集成规模化风光火储、绿氢、CCUS的一体化综合能源系统,实现内部能源流、物质流、信息流和价值流统一优化调度,及最大程度自平衡与协同增效。
(三)资源复合型
矿区发展新能源、现代煤化工与新能源产业融合发展两种资源复合型煤新联营,技术成熟度与发展阶段存在显著差异。
“十三五”至“十四五”期间,煤矿矿区发展新能源已进行较大规模实践,形成较为成熟的多元业态。如大同采煤沉陷区国家现金技术光伏示范基地、国电电力蒙西蓝海光伏电站、宁夏电力灵绍采煤沉陷区复合光伏大基地项目等,部分项目结合“林光互补”、“农光互补”等多种复合模式探索,在定制化设备、生态恢复、经济效益开发、绿色转型等方面取得显著成果。结合“十五五”期间源网荷储协同、煤新融合的主要任务,后续矿区发展新能源的重点方向在于规模化开发、源网荷储协同控制的矿区智能微电网建设、“光伏+”业态持续创新,多措并举推进矿区清洁能源替代。
三、我国煤新联营主体分析
近年来,我国煤新联营呈现以大型能源集团为主导、能源国企与新能源民企合资合作为辅的格局,本质上是资源禀赋、产业基础与政策导向共同作用的结果。经前期“上大压小”、煤电联营等政策推动,以“五大六小”为代表的能源集团聚集了煤炭、煤化工、煤电的资产规模、技术储备、人才梯队等综合优势;叠加“十三五”至“十四五”期间,我国集中式风光电站建设加速,尤其是“十四五”期间“沙戈荒”风光大基地建设推进,推动能源央国企投建并运营大量集中式风光电站,成为我国能源供给的绝对主力,其兼具煤电与新能源资产的特点,为煤新联营的多种耦合形式提供良好的资源基础。相较之下,新能源电站民企在前期产业快速成长期,资金实力较弱,并且基于“上大压小”的政策,难以进入煤电领域。
民营资本逐步参与煤新联营,成为重要新生力量。地方国企与新能源民企通过成立合资公司,或签订战略合作协议,共同推进“风光火储(氢)”综合能源基地开发建设,形成优势互补的联营格局,统筹区域能源开发。
参考文献
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作者:
谢尚师中央财经大学绿色金融国际研究院研究员
研究指导:
任玉洁 中央财经大学绿色金融国际研究院绿色金融研究中心主任