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引言

与其他能源电力类型相比，我国火电技术起源较早，火电技术占据了电力市场的大部分，产业发展处于成熟阶段，且近年来，火电生产保持了持续增长。但是在“双碳”政策背景下，根据相关政策规划；“十四五”时期煤电的装机和电量仍有一定增长空间，新增煤电主要发挥高峰电力平衡和应急保障作用；“十五五”时期煤电装机进入峰值平台期，发电量和耗煤量稳步下降；2030年后进入“减容减量”阶段，远期“近零脱碳机组”逐步增加，逐步形成碳循环经济发展新模式［１］。

由此可见，煤电产业链相关企业依靠增量市场的发展机会会越来越小，2025年后甚至只有存量市场，生存压力巨大，必须找到各自的转型发展方向。

另一方面，在“双碳”背景下，能源结构将进一步调整并向清洁化发展，可再生能源将成为能源主力。新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备，对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展、支撑应对气候变化目标实现具有重要意义，成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达3000万千瓦以上［２］。到2030年，实现新型储能全面市场化发展。

本文通过分析传统火电辅机厂的产品业务种类以及新型电力系统下的各种物理储能系统所包含的业务类型，分析传统火电辅机厂在转型发展物理储能业务上的优势及策略，为传统火电辅机厂寻找一条转型发展的新路径。

1 传统火电辅机厂业务分析

传统火电厂是使用燃料作为燃料发电的发电厂，基本的生产原理是：水在燃料燃烧时加热生成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，产生蒸汽的压力推动汽轮机旋转，在此过程中热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。火力发电厂一般由两个大系统组成：燃烧系统与汽水系统，前者主要包含锅炉燃烧系统、燃料供应系统、通风系统和除尘除灰系统；后者主要包含汽水循环、化学水处理和循环水系统等。

电厂建设过程中，在进行辅机招标时，一般按照１－９类对辅机进行划分。主要包含磨煤机、给煤机、电除尘器、引风机、各类加热器、各类换热器、各类风机、除氧器、电动／汽动给水泵组、各类管道、各类仪表、各类阀门、各类水／油泵、各类变压器与变频器等电气设备、各类电动机、柴油发电机组、空压机、储气罐、ＵＰＳ系统、油／水净化装置、油站、各类过滤器等等［３－４］。

2 物理储能技术路线介绍

２.１ 物理储能概念

物理储能是指利用抽水、压缩空气、飞轮等物理方法实现能量存储的目的，一般包括物理储电与物理储热，本文主要分析物理储电。

２.２ 物理储能分类

物理储能又可分为抽水蓄能、压缩空气储能、重力储能以及飞轮储能等几种，它们的主要技术参数如表１所示［５－６］。

２.３ 抽水蓄能系统及设备分析

抽水蓄能系统（PHES）以水为储能介质，通过电能与势能的相互转换实现电能的储存与管理，主要由上水库、输水系统、厂房和下水库组成［７］。在电力系统高峰负荷时期，利用上库的水通过引水系统闸门、管道和调压井等设施，将上库水的位能转变成动能推动水轮机旋转，带动与水轮机同轴的发电机发电；在低谷负荷时期，将下库的水再通过引水系统闸门、管道和调压井等设施抽回上库蓄积起来，此时发电机转变为电动机，水轮机转变成水泵，具体原理如图１所示。

抽水蓄能系统包含的主要设备包括发电／电动机、水轮机、各类阀门、各类仪表、油站、空压机、储气罐、各类管道、各类变压器及变频器等电气设备、各类过滤器、各类换热器、各类泵等。

２.４ 压缩空气储能系统及设备分析

压缩空气储能系统（CAES）是指利用压缩机将电能（如低谷电、不稳定的弃风、弃光电等）转化为空气介质压力内能和换热介质热能，分别储存在气体和储能装置中，从电力需求中释放高压空气，通过透平膨胀产生电能，具体原理如图２所示［８］。

以非补燃压缩空气储能系统为例，其主要设备包括空压机、储气罐、各类管道、发电／电动机、各类阀门、冷干机、检测仪、各类过滤器、各类仪表、油站、气液分离器、气／油冷却器各类泵等。

２.５ 重力储能系统及设备分析

重力储能系统（GBES）的介质主要分为水和固体物质，是由重力产生的位能来储存能源。当电力低负荷时利用多余电量，将重物吊至高处产生重力势能，在需要电力的时候，再利用重物下降的力量来驱动发电机发电，具体原理如图３所示［９］。

重力储能系统包含的主要设备有发电／电动机、传动组件、外套筒、内套筒、重力块、各类管道、各类阀门、各类过滤器、各类仪表、油站、各类泵等。

２.６ 飞轮储能系统及设备分析

飞轮储能系统（FESS）是一种利用电能和机械能相互转换来存储能量的技术，当飞轮储能系统充电时，电机驱动飞轮转子加速，电能转换为飞轮转子的机械能进行存储。放电时，飞轮转子的惯性用于驱动电机发电，机械能转换为电能输出。飞轮储能通过转子的加速和减速，实现电能的存储和释放，具体原理如图４所示［１０］。

飞轮储能系统包含的主要设备为飞轮转子、发电／电动机、各类轴承、逆变器、整流器、各类泵、各类管道、各类仪表、各类阀门、干燥器、ＵＰＳ系统、散热器、各类变压器与变频器等电气设备。

3 物理储能前景分析

３.１ 政策支持

为了努力构建清洁低碳、安全高效能源体系，最终实现安全可靠的碳达峰、碳中和，国家大力支持包括物理储能在内的各类新型储能技术的发展，中共中央、国务院以及各部委出台了一列支持政策及文件，如表２所示。

３.２ 前景分析

根据习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表的重要讲话精神，我国将致力于在2030年二氧化碳排放量达到峰值，在2060年实现碳中和。在此过程中，以水电、风电、光伏为代表的新能源装机迎来了爆发式增长。

随着其装机容量、发电量的爆发式增长，可再生能源作为能源支柱正在逐步取代常规性能源。其波动性和间歇性给电网带来了极大挑战，对新型电力系统的支撑能力提出了更大的要求，需要从“源－网－荷”快速向“源－网－荷－储”转变。

储能，在电网侧的作用主要包括削峰填谷，改善电能质量、提高电网可靠性，改善电网特性、满足新能源并网需要等。在电源侧的作用主要包括平滑短时出力波动，跟踪调度计划出力，实现套利运行，提高可再生能源发电的确定性、可预测性和经济性。在负荷侧的作用主要包括分时电价管理、容量电费管理、提升用电质量、提高用电可靠性等。

《关于加快推动新型储能发展的指导意见》文件指出，到2025年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变，装机规模达3000万千瓦以上。从市场规模来看，初步估算，2025年储能市场空间将达4500亿元左右，2020-2025年累计达1.6万亿元左右。

综上可以看出，包括物理储能在内的各种储能技术，在“双碳”政策背景下，在新型电力系统下都将具备广阔的发展空间。

4 传统火电辅机厂优势及策略分析

４.１ 现状分析

从长期来看，传统火电辅机厂主要面临如下几方面的问题。

（１）火电市场萎缩

从外部环境来看，在“双碳”政策背景下，不同机构、专家学者对我国的最终火电规模预测不尽相同，但是从总体趋势而言，火电（尤其是煤电）在“双碳”政策背景下，总装机容量大幅下降、年利用小时数大幅下降不可避免，且角色将从主力电源转变为容量和调节灵活性支撑的角色。

（２）新能源业务切入困难

传统火电辅机厂属于装备制造企业，一般长期从事电厂辅机类产品的开发、制造等业务。随着我国市场化改革的不断深化，企业想要切入一个新的领域、新的方向是极其困难的。这类企业之前并未接触过光伏、风电等新能源业务，而目前在大部分新能源方向，尤其是体量最大的光伏、风电方向，市场格局已经基本成型，头部企业占据着绝大多数市场份额，传统火电辅机厂想要切入相关行业的设备制造领域是极其困难的。

（３）新能源人才招聘难度大

在“双碳”政策背景下，新能源目前是热点行业，是政策、资金、人才的聚集地。但是一方面，目前国内高校在新能源方向的专业设置、招生等方面存在一定的滞后性，所以目前相关专业高校的毕业生人数是无法满足企业对新能源方向的人才需求的。另一方面，新能源方向的专业人才目前处于供不应求的阶段，所以在选择就业单位时，毕业生会更加倾向于选择主营业务方向为新能源、且福利待遇相对较好的大型国有企业和头部私企。传统火电辅机企业并不具备招聘相关方向人才的优势。

４.２ 优势分析

通过前文分析，传统火电辅机厂转型发展物理储能业务是具有一定优势的，主要包括以下几个方面：

（１）各物理储能技术路线涉及的设备，大部分种类都属于传统火电辅机厂业务范围。例如电动机、各类阀门、各类仪表、油站、空压机、储气罐、各类管道、各类变压器等电气设备、各类过滤器、各类换热器、各类泵等。

（２）火电辅机厂现有的设备和人才可以得到充分的利用。

（３）火电辅机厂现有的知识体系可以得到进一步利用。应用于储能应物理用场景的各类设备虽然会有参数、尺寸、性能要求等方面的变化，但是其与火电厂相应设备属于同一种类，所以相关的开发体系、知识体系都可以得到继承与发展。

（４）各种新型物理储能技术对系统内的各类设备的数字化、智能化提出了更高的要求。作为设备厂家，其对设备更了解，比软件工作更具备对设备进行数字化、智能化升级的能力。

４.３ 策略分析

传统火电辅机厂要想转型发展物理储能业务，除了上述优势外，其还需做好以下几方面工作：

（１）人才队伍升级

首先，将社会招聘、校园招聘与企业内部培养相结合，为企业寻找到优秀的人才，储备更多更强的人才后备力量，这是企业持续发展壮大的有力人才支持。其次，构建多元化的职业培训体系。与企业人才队伍的具体情况相结合，从人才的岗位技能出发考虑，针对不同岗位和专业的人才，要采用基础培训、高端技术培训等相适应的培训体系，因材施教才能提升整体人才队伍的素质。再次，采用竞争机制，激发企业人才的创新思维。

（２）提升产品科技含量

新型电力系统对设备的智能化、数字化要求会越来越高，单纯的机械产品将越来越不适应市场需要，迅速被市场淘汰。厂家需要具备开发、制造适应“双碳”政策背景、适应新型电力系统的产品。

（３）大力开拓国际市场

目前在南亚、东南亚、非洲及部分“一带一路”沿线国家，电力仍然处于短缺状态。在全球“双碳”政策背景下，其不但对传统能源装备仍具有一定的市场需求，对以光伏、风电为代表的新能源电力也存在巨大需求。所以，火电辅机厂在保持国内订单的同时，要加大力度开拓国际市场，用国际市场来填补国内市场的不足，从而保持设备的产能利用率以及维持相应的职工队伍等。

（４）积极主动作为

任何企业的发展都不应该将希望寄托在外部，而是应该积极主动作为，依靠自力更生来实现企业的转型发展。“积极主动、自力更生”不是说要关起门来搞开发、搞生产，而是指要主动分析公司现状、主动分析公司产品转型、主动与地方政府对接政策、主动与科研院所及高校开展技术攻关等等。企业发展过程中，遇到问题，实事求是、认真对待、分析问题、解决问题，那么企业就一定能够发展好，这是企业发展的最大保障、也是企业发展的最大基础。

5 结论

“十四五”是我国能源转型的关键时期，也是传统能源电力产业链转型发展的关键期。本文通过分析了传统火电辅机厂的主要业务范围、典型物理储能技术路线涉及的具体设备、物理储能技术的前景，归纳了传统火电辅机企业发展物理储能业务的优势及应该采取的主要策略。通过分析可以看出，传统火电辅机厂的人才、设备、知识体系等能够在很大程度上应用于物理储能业务上，是一条在新型电力系统下的储能领域快速开拓市场的转型发展的新路径。