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中國工程院院士杜祥琬:分布式能源是能源發展重要方向 且須跟儲能結合起來


  《職業經理人周刊》   獵頭班長v微博   微信:AirPnP   2019/12/6
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太陽能、風能是不穩定的,具有間歇性的特征,必須跟儲能結合起來,而應運而生的儲能也在快速發展,從物理儲能(抽水蓄能、壓縮空氣儲能),到多種類型的電池所組成的化學儲能。獲益于材料科學的進步,化學儲能技術進步迅速而且成本持續下降。儲能不僅可以解決太陽能、風能間歇性的問題,而且能夠有力推動電動汽車及小區建設微網。

11月29日,中國工程院院士杜祥琬在能源年會暨第11屆中國能源企業高層論壇發表演講。杜祥琬表示,當化石能源在我國一次能源當中占絕對多數的時候,中國的能源資源稟賦是“富煤缺油少氣”是可以理解的,但是現在這樣的認識已經跟不上時代發展了。

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杜祥琬認為,分布式能源是能源發展的重要方向,分布式能源的技術進步和應用推廣將極大改變傳統的能源生產和消費方式、消費模式。這不僅是能源、電力的重大變化,而且有助于城鄉一體化能源轉型。

說到能源資源的稟賦,常常會提及“富煤、缺油、少氣”。如果針對的概念是化石能源的話,這個說法并沒有錯。眾所周知,化石能源作用非常大,推動了工業革命,大大提高了勞動生產率。雖然化石能源并不是可再生,但是由于全球的化石能源資源比較豐富,到現在為止全球一次能源消費結構中,化石能源仍然占據主導地位。

一個世紀以前,能源消費實際是以煤炭為主,煤炭占一次能源消費的70%,經過幾十年的演變,全球的油氣占比已經達到50%以上。中國和全球的差別在于,煤炭的占比至今仍高達近60%,而油氣的占比較低,且對外依存度比較高。

從全球能源結構來看,非化石能源,包括可再生能源和核電,占全球一次能源22%,呈現快速穩定增長的趨勢,在我國能源結構當中已經占到14.3%。

可再生能源資源基礎豐厚

2018年,在全球的一次能源結構中,非化石能源(包括可再生能源和核能)占到了22%,非化石能源在我國能源結構當中也已經占到14.3%。非化石能源之所以能夠快速增長,是經濟社會可持續發展的一種需求。

工程院在2007年開始做中國可再生能源發展戰略研究的時候,當時能源界有一個普遍的認識,非水可再生能源能源在當時仍微不足道,經過研究以后認為,將來一定舉足輕重,現在已經能夠明顯看出這一趨勢。

如何支撐非化石能源的增長?第一是自然資源稟賦,第二是技術能力的提高,第三是成本的下降。

我國可再生能源大約有多少?技術可開發的風能資源約為35億千瓦,技術開發的太陽能光伏資源為22億千瓦。截至2019年三季度,風能裝機1.98億千瓦,太陽能裝機1.9億億千瓦,風機和太陽能可開發量都不到十分之一,風能、太陽能的發展還有十多倍的空間。

除此之外,還有非常可觀的,水電、地熱、生物質、海洋能、太陽能的熱利用以及固體廢棄物的資源化利用,把這些都考慮進去,我國可再生能源的資源量是足夠豐富的。可見,逐步發展可生能源,使其達到高比例是完全可能的。

可再生能源與化石能源不同,其特點是可再生的。太陽只要存在太陽能就仍可開發,開發量的大小又跟技術開發能力有關。比如風能資源,在70-80米的高空,和一百米以上高空的開發量是不一樣的,與開發能力息息相關,這一點和其他化石能源比不太一樣。

從經濟性來看,可再生能源技術開發成本在下降,而且下降比較快。目前,光伏發電成本是8-10美分/kW·h,陸地風電的成本是6美分/kW·h,水電5美分/kW·h,地熱發電8美分/kW·h,生物質發電6美分/kW·h,已經進入化石燃料發電的成本區間。

就地發電與電力輸送的經濟性比較,天津大學和華北電大各自獨立的研究得出的結論是:1千瓦時的電力,東部自發電的成本比西電東送的成本低。雖然分布式的個體量并不大,但星羅棋布,總量非常可觀。西電東送還是必要的,同時也要考慮到,東部開發可再生能源在經濟上是可行的。

太陽能、風能是不穩定的,具有間歇性的特征,必須跟儲能結合起來,而應運而生的儲能也在快速發展,從物理儲能(抽水蓄能、壓縮空氣儲能),到多種類型的電池所組成的化學儲能。獲益于材料科學的進步,化學儲能技術進步迅速而且成本持續下降。儲能不僅可以解決太陽能、風能間歇性的問題,而且能夠有力推動電動汽車及小區建設微網。

此外,值得強調的是,可再生能源資源的利用,是我國自己可以掌控的,風能、太陽能是在國土資源稟賦上的,我們的開發程度尚不到十分之一,它不依賴于國際地緣政治的變幻,不用考慮對外依存度。可再生能源在國家一次能源結構中占比越多,能源體系的獨立性和安全性就越好。

分布式能源——“產消者”

長期以來行業習慣于集中式概念,比如“大電網”,但近些年分布式重要性日益受到人們的重視。為應對氣候變化、保證能源安全,風電、光伏、地熱、生物質、天然氣等均可進行分布式發展,構建“天然氣+新能源”為主的發展模式也是可行的。

分布式能源是能源發展的重要方向,分布式能源的技術進步和應用推廣將極大改變傳統的能源生產和消費方式、消費模式。這不僅是能源、電力的重大變化,而且有助于城鄉一體化能源轉型。建設低碳能源網絡,無論是農村還是城市,都可以建立微網或者局域網,由集中式的大電網互動,也可以獨立運行。

分布式低碳能源網絡相應推出一個概念,即能源的“產消者”。中國東部是中國能源的主要負荷區,東部、東南部主要是消費區,西邊、北邊是生產區。如果中東部這一經濟高發達的地區,能夠把周圍的太陽能、風能、生物質能等非化石能源開發出來,東部將不僅是能源的消費者,而且是能源的生產者,即“產消者”,不僅消耗能源,而且能夠生產能源。這一改變不僅是能源結構本身的變化,也是空間格局的變革,對于企業以及戶用而言同樣適用。

產消者依托互聯網和現代信息通訊技術,把分布式電源、儲能、負荷等分散在電網各類資源聚合,進行協同化運行控制和市場交易,對電網提供輔助服務。如果我國有了高比例的產消者,中國能源局面將會發生革命性的變化。

重新認識資源稟賦

“十九大”目標指出,到2035年生態環境根本好轉,美麗中國目標基本實現。PM2.5應顯著低于我國國家標準35微克/m3;此外還指出,2050年把我國建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國,PM2.5達到國際標準10微克/m3。

根據巴黎協定的要求,溫室氣體排放絕對量,我國承諾到2030年碳排放達到峰值,并且逐步下降,2050年達到碳中和的目標。

這對我國能源結構提出來了明確要求,2035非化石能源占比大于25%,可再生能源大于20%;2050年非化石大于50%,可再生能源達到40%。新增能源由可再生能源滿足,進一步由可再生能源替代化石能源的存量,實質性改變能源結構。2050年后和全球一道逐步完成由化石能源向非化石能源的過渡。

我國化石能源“富煤、缺油、少氣”的同時,擁有豐富的非化石能源資源,特別是可再生能源資源。逐步建成我國以非化石能源為主的低碳能源體系,其資源基礎是豐厚的,這一過程必然需要幾十年的功夫,但方向是需要肯定的。

非化石能源的發展,必然帶來很多分布式,這對于能源的產業形態也會有很大的改變。重新認識資源稟賦,不僅僅是資源的問題,而是對能源的變革有多方面、戰略性、方向性的影響。

由于能源資源稟賦認識的局限性,一些能源負荷很重的地區,長期以來認為“負荷重,資源缺”,卻沒有認識到身邊就有豐富的可再生能源資源可以開發,形成對外來電、外來煤的依賴。

重新認識國家能源資源稟賦,是正確認識本國國情的要素。對于確保國家長遠的能源安全,引導能源轉型具有方向性、戰略性的意義。

(來源:能源)


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