|
|
| 首頁 >> 能源論壇 >> 構建電為核心的能源體系 實現非化石能源替代
|
| |
| 構建電為核心的能源體系 實現非化石能源替代 |
| 來源：第一財經 時間：2020/3/12 |
下一步關鍵要解決新能源不穩定的問題，加速非化石能源對化石能源的替代。
人類發展歷經三次能源革命，第一次以蒸汽機的發明和應用為標志，第二次以電的發明和應用為標志。前兩次能源革命是以煤炭、石油和天然氣等化石能源為主，第三次則是以風光發電為主的新能源的開發和應用，逐步實現“非化石能源對化石能源的替代”。
中國作為全球最大的化石能源消費國，推動第三次能源革命，相比發達國家更具緊迫性和艱巨性。除了生態環保和資源瓶頸問題，預計2020年我國原油和天然氣對外依存度將高達70%和50%，而且持續攀升，在復雜的國際環境下，能源安全不容樂觀，實現自給自足、找出一條替代化石能源的路徑才是根本。
2014年，習近平總書記就提出了“四個革命，一個合作”的能源安全新戰略，為我們加快推進能源革命指明了方向，提出了更高要求。要完成這一重大歷史任務，必須加快構建起順應能源革命發展趨勢、符合我國發展階段和能源基本國情的現代能源體系。
第四次工業革命為第三次能源革命創造了條件
當前，以新能源、智能化、新材料、物聯網等技術為主要驅動力的第四次工業革命正席卷全球，并加速推進第三次能源革命。新能源、智能電網，儲能、儲熱、儲冷，以及電動車與氫能產業快速發展，傳統能源生產和消費方式將發生革命性變化，加速非化石能源對化石能源的替代。
1.風光電為主的新能源量足價低，是替代煤油氣的最佳“一次能源”
我國風光資源豐富，內蒙古、青海等西北地區開發六十分之一，即可滿足全國當前全部能源需求。以青海柴達木盆地為例，26萬平方公里的戈壁灘，光伏理論裝機高達100億千瓦。新能源綜合價格從10年前的1元/千瓦時降到了現在的0.3元/千瓦時左右，而且還在下降。
2019年我國新能源(4.260, 0.00, 0.00%)裝機突破4億千瓦，位居世界第一。目前，由國家電投為主實施的全球首個最大平價風電項目——內蒙古烏蘭察布600萬千瓦風電送京津冀項目，世界首條100%清潔能源特高壓配套工程——青海海南州千萬千瓦級風光水多能互補送河南項目開工建設，上網價格均低至火電水平。實踐證明，大規模開發西北地區新能源，通過特高壓輸送到東部地區，技術和經濟性都是可行的。
電是最清潔、最便利的能源利用方式。相比化石能源高溫高壓、熱能、動能、電能的轉化過程，新能源可實現風光能在常溫常壓下向電能的直接轉換，過程簡單、無碳，具有較好的經濟性。因此風光電為主的新能源是替代煤油氣的最佳“一次能源”，將成為第三次能源革命的主角。
2.新技術的發展，使“風光電為主的新能源替代煤油氣為主的化石能源”的條件越來越成熟
谷電制氫。當前燃料電池及電解制氫技術快速發展，主要設備和材料逐步國產化，成本快速下降。隨著大規模采用新能源制氫，預計2025年氫能車成本將低于燃油車。目前，國家電投自主研制的首臺燃料電池大巴正式下線，全球規模最大的電解水制氫項目在北京延慶啟動，項目采用“2毛錢谷電制氫”，氫能車運行成本基本與燃油車相當。如實現北京市“公交、物流重卡全部氫能化”，預計可減少北京市三分之一的燃油消耗，將為我國規模化制氫，以及利用氫能調峰儲能，以氫代油探索出新模式。
谷電供熱、供冷。10千瓦時電能產生的熱值與1立方天然氣熱值相當，以北京為例，一個冬季電制熱耗電100千瓦時/平方米，采用低谷電制熱、儲存再利用，熱力成本約25元/平方米，與天然氣相當。如北京市8.7億平方米供熱全部電能替代，可替代全市接近二分之一的天然氣消耗，增加電量870億千瓦時，相當于2019年全市用電量的80%。如采用熱泵技術，比電制熱效率還可以提高3~5倍。國家電投正在昌平寶之谷園區開展低谷電替代天然氣供熱、供冷試點，成本下降達20%，對我國構建消費側儲能模式具有示范意義。
電動車儲能發電。電動車的運行成本已經大幅低于燃油車，未來將是一個海量的儲能系統，可以低谷充電、高峰向電網售電。預計2030年，我國電動車保有量或超1億輛，可達50億千瓦時的儲能規模，相當于北京市15天的電量消耗，將對儲能產業和能源體系帶來深刻的變化。
正在開展的液流電池、鋰電池等化學儲能的研發和升級，一旦經濟性突破，發電、電網及用戶側均可利用。智能化、互聯網、大數據、云計算等新技術的出現，將融通電力網、熱力網、交通網，形成能源互聯網，助力新能源、儲能、儲熱/冷、氫能、電動車等新產業的快速發展，提升能源配置效率，實現能源體系從量變到質變。
構建電為核心的能源體系，實現“代油代氣代煤”
現階段我國一年的能源消費總量約35億噸標煤(扣除原料用煤后)，一次能源消耗煤炭17億噸，石油6億噸，天然氣2800億立方米。折合成電能約12萬億千瓦時，其中電力消耗7萬億千瓦時，石油折算約3萬億千瓦時，天然氣及散煤折算約2萬億千瓦時。
要實現風光電為主的非化石能源替代煤油氣為主的化石能源，必須滿足兩大條件，一是風光電為主的新能源充裕且有經濟性;二是解決新能源的不穩定性問題。目前，通過在西北部風光資源富集地區大規模開發新能源送至東部地區，與化石能源相比有經濟性。下一步，關鍵要解決新能源不穩定的問題，加速非化石能源對化石能源的替代。
傳統電力系統是“發輸用”同時完成，發電規模按照最大負荷來配置，發電側隨著用電需求的變化而調節，有多少需要就發多少電;且為滿足安全運行，需要預留較大的備用容量，導致目前電力系統的運行效率較低，不超過50%。
新能源的不穩定，緣于其出力只能隨天氣和季節引起的風、光大小而定，不能隨負荷大小來變化，與現有的電力系統特性相悖。要解決這個問題，不是單一技術突破就可以解決的。要對現有的電力系統進行變革，由“發輸用”同時完成的傳統模式，轉變為“發輸儲用”的全新電力系統，系統的負荷大小可以隨著發電側新能源的出力而調整。
新型“發輸儲用”電力系統中，電制氫、電制熱/冷、電動車充放電，不僅是替代煤油氣為主化石能源的過程，更重要的是起到儲能和系統負荷調節的功能。當電力系統處于低谷階段或風光等新能源充裕時，啟動上述“儲能”負荷，當系統負荷處于高峰時段或風光等新能源出力較低時，暫停這部分負荷。從代油、代氣、代煤的電量看，系統可以滿足調節需求，這樣完全改變了現有電力系統“即用即發”的特性，可以適應風光等新能源的出力特點，徹底解決其間歇性、不穩定的問題，同時上述模式的“儲能”使得電力系統更加安全，備用容量大幅減少，系統效率大幅提升，持續增加電力在終端消費的比重，促進風光電為主的非化石能源消納。這個過程將分兩步走：
第一步，推動消費側儲能，提高現有電力系統效率，實現電能代油代氣。目前，我國電力裝機20億千瓦，日間最大負荷約12億千瓦，夜間最低負荷僅有6億千瓦，電力系統整體效率只有50%。如果把氫、熱、冷組織在電網低谷時段生產，可大大提高電力系統效率。當效率從50%提高到80%時，相當于可以增發4萬億千瓦時電能，可以通過挖掘存量潛力、不改變現有電力系統，實現油氣化石能源的替代。這樣既完成了電能向不同能源形態的轉換和儲存，實現了電能的“時間轉移”，也大幅提高了電力系統的運行效率和新能源的消納比例。另外，氫能車、電動車也可以在負荷高峰時段或電網特殊需要時，向電網發電，可以發揮調峰等作用。
第二步，代油、代氣、代煤同步推進，實現對化石能源的全面替代。隨著儲能技術的進步，在上述制氫、制熱/冷等儲能實施代油代氣的基礎上，一旦成本問題解決，化學儲能將會大規模部署在電力系統，并完全實現對化石能源的替代。
有關建議
風光為主的非化石能源替代化石能源，不是一蹴而就的，是一個巨大的系統性工程，不僅需要技術的進步，也需要商業模式的創新和政策的扶持。
一是進一步拉大峰谷電價差。現階段電制氫、制熱/冷等代油代氣，尚處于替代的“臨界點”。當電價在0.2~0.3元/千瓦時內，電能替代油氣才有經濟性。建議完善峰谷電價政策，尤其是降低低谷電價，鼓勵和支持谷電、新能源制氫、制熱、制冷、充電等商業模式;出臺政策，推動儲電、儲氫、儲熱、儲冷等配套產業的發展。
二是鼓勵技術創新和商業模式創新。這是一次龐大的能源體系變革，不僅需要新能源、儲能、氫能、特高壓等能源自身技術的進步，還需要能夠支撐新型能源體系的其他技術創新，比如智慧控制技術、區塊鏈技術等。同時，還要創新商業模式，優化電動車分時充放電，提高充電樁布局密度，布局更多加氫站等，充分利用現有的電力系統挖掘潛力，減少投資，提高效率，推動新興產業的發展。
三是加大西部新能源的開發及政策支持力度。建議加快西部大規模風光等新能源基地開發及特高壓通道建設，充分開發利用我國獨特的資源稟賦和優勢，統一規劃，統一實施，把西、北部的高原、荒漠變成“新能源電氣田”，替代傳統的“油田、氣田、煤田”，把新能源產業打造成我國保增長、擴內需，轉型發展的新的增長極。
四是打造“電為核心能源體系”三個區域示范。鼓勵和復制北京寶之谷、延慶冬奧“谷電供熱/冷，谷電制氫”的商業模式，推廣化石能源替代示范。
1.打造北京存量替代規模化示范。2030年前，完成全部公交、物流交通，部分乘用車的電能、氫能替代，以及1億平方米采暖的清潔供暖改造，北京可在2030年領先全國實現減碳50%的戰略目標。
2.打造雄安新區零碳示范。雄安是新時代社會主義現代化城市的樣板，要按照100%利用可再生能源、綠色交通、能源互聯網+智慧能源(4.570,0.00, 0.00%)的模式進行規劃建設，把雄安打造成我國第一個100%淘汰化石能源的城市，全球第一個100%實現零碳排放的城市。
3.打造山東能源新舊動能轉換示范省。山東是化石能源消耗的第一大省，結合山東的區位優勢和膠東半島三大核電基地的開發，走出一條“清潔外電入魯，核電開發，清潔供電、供暖，海水淡化”的新路子，加速能源結構調整，為全國能源高質量發展作出示范。
現階段構建這樣一個“電為核心的現代能源體系”，技術上是可行的，也是有經濟性的。前兩次能源革命都是成倍推高能源成本，而這次能源革命可實現不推高成本且持續下降。
我國具有資源優勢、市場優勢，特別是“集中力量辦大事”的體制優勢，也有環境保護、能源安全的緊迫壓力。在以習近平同志為核心的黨中央領導下，我們要發揮中國人的創新力和資源整合力，一定能引領第三次能源革命的進程，加速構建“電為核心的現代能源體系”，加速對化石能源的全面替代，實現國家能源自足、能源安全，為全球應對氣候變化和人類文明進步做出更大貢獻。
(作者系國家電力投資集團公司黨組副書記)
|
| 責任編輯：myadmin |
| 上一條：
換個視角看“十四五”可再生能源發展與消納 |
| 下一條：
時璟麗：光伏加儲能可能成為重要新業態 |
|
|
|
京公網安備11011102000836號
