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引言
與其他能源電力類型相比，我國火電技術起源較早，火電技術占據了電力市場的大部分，產業(yè)發(fā)展處于成熟階段，且近年來，火電生產保持了持續(xù)增長。但是在“雙碳”政策背景下，根據相關政策規(guī)劃；“十四五”時期煤電的裝機和電量仍有一定增長空間，新增煤電主要發(fā)揮高峰電力平衡和應急保障作用；“十五五”時期煤電裝機進入峰值平臺期，發(fā)電量和耗煤量穩(wěn)步下降；2030年后進入“減容減量”階段，遠期“近零脫碳機組”逐步增加，逐步形成碳循環(huán)經濟發(fā)展新模式［１］。
由此可見，煤電產業(yè)鏈相關企業(yè)依靠增量市場的發(fā)展機會會越來越小，2025年后甚至只有存量市場，生存壓力巨大，必須找到各自的轉型發(fā)展方向。
另一方面，在“雙碳”背景下，能源結構將進一步調整并向清潔化發(fā)展，可再生能源將成為能源主力。新型儲能是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術和基礎裝備，對推動能源綠色轉型、應對極端事件、保障能源安全、促進能源高質量發(fā)展、支撐應對氣候變化目標實現具有重要意義，成為能源領域碳達峰碳中和的關鍵支撐之一?！蛾P于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》提出到2025年，實現新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉變，裝機規(guī)模達3000萬千瓦以上［２］。到2030年，實現新型儲能全面市場化發(fā)展。
本文通過分析傳統(tǒng)火電輔機廠的產品業(yè)務種類以及新型電力系統(tǒng)下的各種物理儲能系統(tǒng)所包含的業(yè)務類型，分析傳統(tǒng)火電輔機廠在轉型發(fā)展物理儲能業(yè)務上的優(yōu)勢及策略，為傳統(tǒng)火電輔機廠尋找一條轉型發(fā)展的新路徑。
1 傳統(tǒng)火電輔機廠業(yè)務分析
傳統(tǒng)火電廠是使用燃料作為燃料發(fā)電的發(fā)電廠，基本的生產原理是：水在燃料燃燒時加熱生成蒸汽，將燃料的化學能轉變成熱能，產生蒸汽的壓力推動汽輪機旋轉，在此過程中熱能轉換成機械能，然后汽輪機帶動發(fā)電機旋轉，將機械能轉變成電能?；鹆Πl(fā)電廠一般由兩個大系統(tǒng)組成：燃燒系統(tǒng)與汽水系統(tǒng)，前者主要包含鍋爐燃燒系統(tǒng)、燃料供應系統(tǒng)、通風系統(tǒng)和除塵除灰系統(tǒng)；后者主要包含汽水循環(huán)、化學水處理和循環(huán)水系統(tǒng)等。
電廠建設過程中，在進行輔機招標時，一般按照１－９類對輔機進行劃分。主要包含磨煤機、給煤機、電除塵器、引風機、各類加熱器、各類換熱器、各類風機、除氧器、電動／汽動給水泵組、各類管道、各類儀表、各類閥門、各類水／油泵、各類變壓器與變頻器等電氣設備、各類電動機、柴油發(fā)電機組、空壓機、儲氣罐、ＵＰＳ系統(tǒng)、油／水凈化裝置、油站、各類過濾器等等［３－４］。
2 物理儲能技術路線介紹
２.１ 物理儲能概念
物理儲能是指利用抽水、壓縮空氣、飛輪等物理方法實現能量存儲的目的，一般包括物理儲電與物理儲熱，本文主要分析物理儲電。
２.２ 物理儲能分類
物理儲能又可分為抽水蓄能、壓縮空氣儲能、重力儲能以及飛輪儲能等幾種，它們的主要技術參數如表１所示［５－６］。
２.３ 抽水蓄能系統(tǒng)及設備分析
抽水蓄能系統(tǒng)（PHES）以水為儲能介質，通過電能與勢能的相互轉換實現電能的儲存與管理，主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、廠房和下水庫組成［７］。在電力系統(tǒng)高峰負荷時期，利用上庫的水通過引水系統(tǒng)閘門、管道和調壓井等設施，將上庫水的位能轉變成動能推動水輪機旋轉，帶動與水輪機同軸的發(fā)電機發(fā)電；在低谷負荷時期，將下庫的水再通過引水系統(tǒng)閘門、管道和調壓井等設施抽回上庫蓄積起來，此時發(fā)電機轉變?yōu)殡妱訖C，水輪機轉變成水泵，具體原理如圖１所示。
抽水蓄能系統(tǒng)包含的主要設備包括發(fā)電／電動機、水輪機、各類閥門、各類儀表、油站、空壓機、儲氣罐、各類管道、各類變壓器及變頻器等電氣設備、各類過濾器、各類換熱器、各類泵等。
２.４ 壓縮空氣儲能系統(tǒng)及設備分析
壓縮空氣儲能系統(tǒng)（CAES）是指利用壓縮機將電能（如低谷電、不穩(wěn)定的棄風、棄光電等）轉化為空氣介質壓力內能和換熱介質熱能，分別儲存在氣體和儲能裝置中，從電力需求中釋放高壓空氣，通過透平膨脹產生電能，具體原理如圖２所示［８］。
以非補燃壓縮空氣儲能系統(tǒng)為例，其主要設備包括空壓機、儲氣罐、各類管道、發(fā)電／電動機、各類閥門、冷干機、檢測儀、各類過濾器、各類儀表、油站、氣液分離器、氣／油冷卻器各類泵等。
２.５ 重力儲能系統(tǒng)及設備分析
重力儲能系統(tǒng)（GBES）的介質主要分為水和固體物質，是由重力產生的位能來儲存能源。當電力低負荷時利用多余電量，將重物吊至高處產生重力勢能，在需要電力的時候，再利用重物下降的力量來驅動發(fā)電機發(fā)電，具體原理如圖３所示［９］。
重力儲能系統(tǒng)包含的主要設備有發(fā)電／電動機、傳動組件、外套筒、內套筒、重力塊、各類管道、各類閥門、各類過濾器、各類儀表、油站、各類泵等。
２.６ 飛輪儲能系統(tǒng)及設備分析
飛輪儲能系統(tǒng)（FESS）是一種利用電能和機械能相互轉換來存儲能量的技術，當飛輪儲能系統(tǒng)充電時，電機驅動飛輪轉子加速，電能轉換為飛輪轉子的機械能進行存儲。放電時，飛輪轉子的慣性用于驅動電機發(fā)電，機械能轉換為電能輸出。飛輪儲能通過轉子的加速和減速，實現電能的存儲和釋放，具體原理如圖４所示［１０］。
飛輪儲能系統(tǒng)包含的主要設備為飛輪轉子、發(fā)電／電動機、各類軸承、逆變器、整流器、各類泵、各類管道、各類儀表、各類閥門、干燥器、ＵＰＳ系統(tǒng)、散熱器、各類變壓器與變頻器等電氣設備。
3 物理儲能前景分析
３.１ 政策支持
為了努力構建清潔低碳、安全高效能源體系，最終實現安全可靠的碳達峰、碳中和，國家大力支持包括物理儲能在內的各類新型儲能技術的發(fā)展，中共中央、國務院以及各部委出臺了一列支持政策及文件，如表２所示。
３.２ 前景分析
根據習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發(fā)表的重要講話精神，我國將致力于在2030年二氧化碳排放量達到峰值，在2060年實現碳中和。在此過程中，以水電、風電、光伏為代表的新能源裝機迎來了爆發(fā)式增長。
隨著其裝機容量、發(fā)電量的爆發(fā)式增長，可再生能源作為能源支柱正在逐步取代常規(guī)性能源。其波動性和間歇性給電網帶來了極大挑戰(zhàn)，對新型電力系統(tǒng)的支撐能力提出了更大的要求，需要從“源－網－荷”快速向“源－網－荷－儲”轉變。
儲能，在電網側的作用主要包括削峰填谷，改善電能質量、提高電網可靠性，改善電網特性、滿足新能源并網需要等。在電源側的作用主要包括平滑短時出力波動，跟蹤調度計劃出力，實現套利運行，提高可再生能源發(fā)電的確定性、可預測性和經濟性。在負荷側的作用主要包括分時電價管理、容量電費管理、提升用電質量、提高用電可靠性等。
《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》文件指出，到2025年，實現新型儲能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉變，裝機規(guī)模達3000萬千瓦以上。從市場規(guī)模來看，初步估算，2025年儲能市場空間將達4500億元左右，2020-2025年累計達1.6萬億元左右。
綜上可以看出，包括物理儲能在內的各種儲能技術，在“雙碳”政策背景下，在新型電力系統(tǒng)下都將具備廣闊的發(fā)展空間。
4 傳統(tǒng)火電輔機廠優(yōu)勢及策略分析
４.１ 現狀分析
從長期來看，傳統(tǒng)火電輔機廠主要面臨如下幾方面的問題。
（１）火電市場萎縮
從外部環(huán)境來看，在“雙碳”政策背景下，不同機構、專家學者對我國的最終火電規(guī)模預測不盡相同，但是從總體趨勢而言，火電（尤其是煤電）在“雙碳”政策背景下，總裝機容量大幅下降、年利用小時數大幅下降不可避免，且角色將從主力電源轉變?yōu)槿萘亢驼{節(jié)靈活性支撐的角色。
（２）新能源業(yè)務切入困難
傳統(tǒng)火電輔機廠屬于裝備制造企業(yè)，一般長期從事電廠輔機類產品的開發(fā)、制造等業(yè)務。隨著我國市場化改革的不斷深化，企業(yè)想要切入一個新的領域、新的方向是極其困難的。這類企業(yè)之前并未接觸過光伏、風電等新能源業(yè)務，而目前在大部分新能源方向，尤其是體量最大的光伏、風電方向，市場格局已經基本成型，頭部企業(yè)占據著絕大多數市場份額，傳統(tǒng)火電輔機廠想要切入相關行業(yè)的設備制造領域是極其困難的。
（３）新能源人才招聘難度大
在“雙碳”政策背景下，新能源目前是熱點行業(yè)，是政策、資金、人才的聚集地。但是一方面，目前國內高校在新能源方向的專業(yè)設置、招生等方面存在一定的滯后性，所以目前相關專業(yè)高校的畢業(yè)生人數是無法滿足企業(yè)對新能源方向的人才需求的。另一方面，新能源方向的專業(yè)人才目前處于供不應求的階段，所以在選擇就業(yè)單位時，畢業(yè)生會更加傾向于選擇主營業(yè)務方向為新能源、且福利待遇相對較好的大型國有企業(yè)和頭部私企。傳統(tǒng)火電輔機企業(yè)并不具備招聘相關方向人才的優(yōu)勢。
４.２ 優(yōu)勢分析
通過前文分析，傳統(tǒng)火電輔機廠轉型發(fā)展物理儲能業(yè)務是具有一定優(yōu)勢的，主要包括以下幾個方面：
（１）各物理儲能技術路線涉及的設備，大部分種類都屬于傳統(tǒng)火電輔機廠業(yè)務范圍。例如電動機、各類閥門、各類儀表、油站、空壓機、儲氣罐、各類管道、各類變壓器等電氣設備、各類過濾器、各類換熱器、各類泵等。
（２）火電輔機廠現有的設備和人才可以得到充分的利用。
（３）火電輔機廠現有的知識體系可以得到進一步利用。應用于儲能應物理用場景的各類設備雖然會有參數、尺寸、性能要求等方面的變化，但是其與火電廠相應設備屬于同一種類，所以相關的開發(fā)體系、知識體系都可以得到繼承與發(fā)展。
（４）各種新型物理儲能技術對系統(tǒng)內的各類設備的數字化、智能化提出了更高的要求。作為設備廠家，其對設備更了解，比軟件工作更具備對設備進行數字化、智能化升級的能力。
４.３ 策略分析
傳統(tǒng)火電輔機廠要想轉型發(fā)展物理儲能業(yè)務，除了上述優(yōu)勢外，其還需做好以下幾方面工作：
（１）人才隊伍升級
首先，將社會招聘、校園招聘與企業(yè)內部培養(yǎng)相結合，為企業(yè)尋找到優(yōu)秀的人才，儲備更多更強的人才后備力量，這是企業(yè)持續(xù)發(fā)展壯大的有力人才支持。其次，構建多元化的職業(yè)培訓體系。與企業(yè)人才隊伍的具體情況相結合，從人才的崗位技能出發(fā)考慮，針對不同崗位和專業(yè)的人才，要采用基礎培訓、高端技術培訓等相適應的培訓體系，因材施教才能提升整體人才隊伍的素質。再次，采用競爭機制，激發(fā)企業(yè)人才的創(chuàng)新思維。
（２）提升產品科技含量
新型電力系統(tǒng)對設備的智能化、數字化要求會越來越高，單純的機械產品將越來越不適應市場需要，迅速被市場淘汰。廠家需要具備開發(fā)、制造適應“雙碳”政策背景、適應新型電力系統(tǒng)的產品。
（３）大力開拓國際市場
目前在南亞、東南亞、非洲及部分“一帶一路”沿線國家，電力仍然處于短缺狀態(tài)。在全球“雙碳”政策背景下，其不但對傳統(tǒng)能源裝備仍具有一定的市場需求，對以光伏、風電為代表的新能源電力也存在巨大需求。所以，火電輔機廠在保持國內訂單的同時，要加大力度開拓國際市場，用國際市場來填補國內市場的不足，從而保持設備的產能利用率以及維持相應的職工隊伍等。
（４）積極主動作為
任何企業(yè)的發(fā)展都不應該將希望寄托在外部，而是應該積極主動作為，依靠自力更生來實現企業(yè)的轉型發(fā)展?！胺e極主動、自力更生”不是說要關起門來搞開發(fā)、搞生產，而是指要主動分析公司現狀、主動分析公司產品轉型、主動與地方政府對接政策、主動與科研院所及高校開展技術攻關等等。企業(yè)發(fā)展過程中，遇到問題，實事求是、認真對待、分析問題、解決問題，那么企業(yè)就一定能夠發(fā)展好，這是企業(yè)發(fā)展的最大保障、也是企業(yè)發(fā)展的最大基礎。
5 結論
“十四五”是我國能源轉型的關鍵時期，也是傳統(tǒng)能源電力產業(yè)鏈轉型發(fā)展的關鍵期。本文通過分析了傳統(tǒng)火電輔機廠的主要業(yè)務范圍、典型物理儲能技術路線涉及的具體設備、物理儲能技術的前景，歸納了傳統(tǒng)火電輔機企業(yè)發(fā)展物理儲能業(yè)務的優(yōu)勢及應該采取的主要策略。通過分析可以看出，傳統(tǒng)火電輔機廠的人才、設備、知識體系等能夠在很大程度上應用于物理儲能業(yè)務上，是一條在新型電力系統(tǒng)下的儲能領域快速開拓市場的轉型發(fā)展的新路徑。
