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关注 | 大唐集团董事、党组副书记时家林:完善峰谷电价,推动储能生长

宣布时间:2020-03-14 08:35:58

 这是一次庞大的能源体系厘革,不但需要新能源、储能、氢能、特高压等能源自身技术的进步,还需要能够支撑新型能源体系的其他技术立异,好比智慧控制技术、区块链技术等。同时,还要立异商业模式,优化电动车分时充放电,提高充电桩结构密度,结构更多加氢站等,充分利用现有的电力系统挖掘潜力,减少投资,提高效率,推动新兴工业的生长。

文丨第一财经  作者丨时家林

下一步要害要解决新能源不稳定的问题,加速非化石能源对化石能源的替代。

人类生长历经三次能源革命,第一次以蒸汽机的发明和应用为标记,第二次以电的发明和应用为标记。前两次能源革命是以煤炭、石油和天然气等化石能源为主,第三次则是以景物发电为主的新能源的开发和应用,逐步实现“非化石能源对化石能源的替代”。

中国作为全球最大的化石能源消费国,推动第三次能源革命,相比兴旺国家更具紧迫性和艰巨性。除了生态环保和资源瓶颈问题,预计2020年我国原油和天然气对外依存度将高达70%和50%,并且连续攀升,在庞大的国际情况下,能源宁静禁止乐观,实现自给自足、找出一条替代化石能源的路径才是基础。

2014年,习近平总书记就提出了“四个革命,一个相助”的能源宁静新战略,为我们加速推进能源革命指明了偏向,提出了更高要求。要完成这一重大历史任务,必须加速构建起顺应能源革命生长趋势、切合我国生长阶段和能源基本国情的现代能源体系。

第四次工业革命为第三次能源革命创立了条件


目今,以新能源、智能化、新质料、物联网等技术为主要驱动力的第四次工业革命正席卷全球,并加速推进第三次能源革命。新能源、智能电网,储能、储热、储冷,以及电动车与氢能工业快速生长,古板能源生产和消费方法将爆发革命性变革,加速非化石能源对化石能源的替代。

1.景物电为主的新能源量足价低,是替代煤油气的最佳“一次能源”

我国景物资源富厚,内蒙古、青海等西北地区开发六十分之一,即可满足全国目今全部能源需求。以青海柴达木盆地为例,26万平方公里的沙漠滩,光伏理论装机高达100亿千瓦。新能源综合价格从10年前的1元/千瓦时降到了现在的0.3元/千瓦时左右,并且还在下降。

2019年我国新能源装机突破4亿千瓦,位居世界第一。目前,由国家电投为主实施的全球首个最大平价风电项目——内蒙古乌兰察布600万千瓦风电送京津冀项目,世界首条100%清洁能源特高压配套工程——青海海南州千万千瓦级景物水多能互补送河南项目开工建设,上网价格均低至火电水平。实践证明,大规模开发西北地区新能源,通过特高压输送到东部地区,技术和经济性都是可行的。

电是最清洁、最便当的能源利用方法。相比化石能源高温高压、热能、动能、电能的转化历程,新能源可实现景物能在常温常压下向电能的直接转换,历程简单、无碳,具有较好的经济性。因此景物电为主的新能源是替代煤油气的最佳“一次能源”,将成为第三次能源革命的主角。

2.新技术的生长,使“景物电为主的新能源替代煤油气为主的化石能源”的条件越来越成熟

谷电制氢。目今燃料电池及电解制氢技术快速生长,主要设备和质料逐步国产化,本钱快速下降。随着大规模接纳新能源制氢,预计2025年氢能车本钱将低于燃油车。目前,国家电投自主研制的首台燃料电池大巴正式下线,全球规模最大的电解水制氢项目在北京延庆启动,项目接纳“2毛钱谷电制氢”,氢能车运行本钱基本与燃油车相当。如实现北京市“公交、物流重卡全部氢能化”,预计可减少北京市三分之一的燃油消耗,将为我国规模化制氢,以及利用氢能调峰储能,以氢代油探索出新模式。

谷电供热、供冷。10千瓦时电能爆发的热值与1立方天然气热值相当,以北京为例,一个冬季电制热耗电100千瓦时/平方米,接纳低谷电制热、贮存再利用,热力本钱约25元/平方米,与天然气相当。如北京市8.7亿平方米供热全部电能替代,可替代全市接近二分之一的天然气消耗,增加电量870亿千瓦时,相当于2019年全市用电量的80%。如接纳热泵技术,比电制热效率还可以提高3~5倍。国家电投正在昌平宝之谷园区开展低谷电替代天然气供热、供冷试点,本钱下降达20%,对我国构建消费侧储能模式具有示范意义。

电动车储能发电。电动车的运行本钱已经大幅低于燃油车,未来将是一个海量的储能系统,可以低谷充电、岑岭向电网售电。预计2030年,我国电动车保有量或超1亿辆,可达50亿千瓦时的储能规模,相当于北京市15天的电量消耗,将对储能工业和能源体系带来深刻的变革。

正在开展的液流电池、锂电池等化学储能的研发和升级,一旦经济性突破,发电、电网及用户侧均可利用。智能化、互联网、大数据、云盘算等新技术的泛起,将融通电力网、热力网、交通网,形成能源互联网,助力新能源、储能、储热/冷、氢能、电动车等新工业的快速生长,提升能源配置效率,实现能源体系从量变到质变。

构建电为焦点的能源体系,实现“代油代气代煤”


现阶段我国一年的能源消费总量约35亿吨标煤(扣除原料用煤后),一次能源消耗煤炭17亿吨,石油6亿吨,天然气2800亿立方米。折合成电能约12万亿千瓦时,其中电力消耗7万亿千瓦时,石油折算约3万亿千瓦时,天然气及散煤折算约2万亿千瓦时。

要实现景物电为主的非化石能源替代煤油气为主的化石能源,必须满足两大条件,一是景物电为主的新能源充裕且有经济性;二是解决新能源的不稳定性问题。目前,通过在西北部景物资源富集地区大规模开发新能源送至东部地区,与化石能源相比有经济性。下一步,要害要解决新能源不稳定的问题,加速非化石能源对化石能源的替代。

古板电力系统是“发输用”同时完成,发电规模凭据最大负荷来配置,发电侧随着用电需求的变革而调理,有几多需要就发几多电;且为满足宁静运行,需要预留较大的备用容量,导致目前电力系统的运行效率较低,不凌驾50%。

新能源的不稳定,缘于其着力只能随天气和季节引起的风、光巨细而定,不可随负荷巨细来变革,与现有的电力系统特性相悖。要解决这个问题,不是简单技术突破就可以解决的。要对现有的电力系统进行厘革,由“发输用”同时完成的古板模式,转变为“发输储用”的全新电力系统,系统的负荷巨细可以随着发电侧新能源的着力而调解。

新型“发输储用”电力系统中,电制氢、电制热/冷、电动车充放电,不可是替代煤油气为主化石能源的历程,更重要的是起到储能和系统负荷调理的功效。当电力系统处于低谷阶段或景物等新能源充裕时,启动上述“储能”负荷,当系统负荷处于岑岭时段或景物等新能源着力较低时,暂停这部分负荷。从代油、代气、代煤的电量看,系统可以满足调理需求,这样完全改变了现有电力系统“即用即发”的特性,可以适应景物等新能源的着力特点,彻底解决其间歇性、不稳定的问题,同时上述模式的“储能”使得电力系统越发宁静,备用容量大幅减少,系统效率大幅提升,连续增加电力在终端消费的比重,增进景物电为主的非化石能源消纳。这个历程将分两步走:

第一步,推动消费侧储能,提高现有电力系统效率,实现电能代油代气。目前,我国电力装机20亿千瓦,日间最大负荷约12亿千瓦,夜间最低负荷仅有6亿千瓦,电力系统整体效率只有50%。如果把氢、热、冷组织在电网低谷时段生产,可大大提高电力系统效率。当效率从50%提高到80%时,相当于可以增发4万亿千瓦时电能,可以通过挖掘存量潜力、不改变现有电力系统,实现油气化石能源的替代。这样既完成了电能向差别能源形态的转换和贮存,实现了电能的“时间转移”,也大幅提高了电力系统的运行效率和新能源的消纳比例。另外,氢能车、电动车也可以在负荷岑岭时段或电网特殊需要时,向电网发电,可以发挥调峰等作用。

第二步,代油、代气、代煤同步推进,实现对化石能源的全面替代。随着储能技术的进步,在上述制氢、制热/冷等储能实施代油代气的基础上,一旦本钱问题解决,化学储能将会大规模安排在电力系统,并完全实现对化石能源的替代。

有关建议


景物为主的非化石能源替代化石能源,不是一蹴而就的,是一个巨大的系统性工程,不但需要技术的进步,也需要商业模式的立异和政策的帮助。

一是进一步拉大峰谷电价差。现阶段电制氢、制热/冷等代油代气,尚处于替代的“临界点”。当电价在0.2~0.3元/千瓦时内,电能替代油气才有经济性。建议完善峰谷电价政策,尤其是降低低谷电价,勉励和支持谷电、新能源制氢、制热、制冷、充电等商业模式;出台政策,推动储电、储氢、储热、储冷等配套工业的生长。

二是勉励技术立异和商业模式立异。这是一次庞大的能源体系厘革,不但需要新能源、储能、氢能、特高压等能源自身技术的进步,还需要能够支撑新型能源体系的其他技术立异,好比智慧控制技术、区块链技术等。同时,还要立异商业模式,优化电动车分时充放电,提高充电桩结构密度,结构更多加氢站等,充分利用现有的电力系统挖掘潜力,减少投资,提高效率,推动新兴工业的生长。

三是加大西部新能源的开发及政策支持力度。建议加速西部大规模景物等新能源基地开发及特高压通道建设,充离开发利用我国奇特的资源禀赋和优势,统一计划,统一实施,把西、北部的高原、荒原酿成“新能源电气田”,替代古板的“油田、气田、煤田”,把新能源工业打造成我国保增长、扩内需,转型生长的新的增长极。

四是打造“电为焦点能源体系”三个区域示范。勉励和复制北京宝之谷、延庆冬奥“谷电供热/冷,谷电制氢”的商业模式,推广化石能源替代示范。

1.打造北京存量替代规模化示范。2030年前,完玉成部公交、物流交通,部分乘用车的电能、氢能替代,以及1亿平方米采暖的清洁供暖革新,北京可在2030年领先全国实现减碳50%的战略目标。

2.打造雄安新区零碳示范。雄安是新时代现代化都会的样板,要凭据100%利用可再生能源、绿色交通、能源互联网+智慧能源的模式进行计划建设,把雄安打造成我国第一个100%淘汰化石能源的都会,全球第一个100%实现零碳排放的都会。

3.打造山东能源新旧动能转换示范省。山东是化石能源消耗的第一大省,结合山东的区位优势和胶东半岛三大核电基地的开发,走出一条“清洁外电入鲁,核电开发,清洁供电、供暖,海水淡化”的新路子,加速能源结构调解,为全国能源高质量生长作出示范。

现阶段构建这样一个“电为焦点的现代能源体系”,技术上是可行的,也是有经济性的。前两次能源革命都是成倍推高能源本钱,而这次能源革命可实现不推高本钱且连续下降。

我国具有资源优势、市场优势,特别是“集中力量办大事”的体制优势,也有情况掩护、能源宁静的紧迫压力。在以习近平同志为焦点的党中央领导下,我们要发挥中国人的立异力和资源整协力,一定能引领第三次能源革命的进程,加速构建“电为焦点的现代能源体系”,加速对化石能源的全面替代,实现国家能源自足、能源宁静,为全球应对气候变革和人类文明进步做出更大孝敬。

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