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(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)、智能(neng)(neng)化(hua)(hua)、新(xin)材(cai)料、物(wu)聯網(wang)(wang)等(deng)技(ji)術為(wei)主要驅(qu)動(dong)力的第四次工業革命(ming)正席(xi)卷全球,并(bing)加速推(tui)進第三次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)革命(ming)。新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)、智能(neng)(neng)電網(wang)(wang),儲(chu)能(neng)(neng)、儲(chu)熱、儲(chu)冷,以及電動(dong)車與氫(qing)能(neng)(neng)產(chan)業快速發展,傳(chuan)統能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)生產(chan)和消(xiao)費方式將發生革命(ming)性變化(hua)(hua),加速非化(hua)(hua)石能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)對化(hua)(hua)石能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的替代。
風(feng)光電為(wei)主的(de)(de)新能(neng)源(yuan)(yuan)量足價低(di),是替代(dai)煤油氣(qi)的(de)(de)最佳“一次能(neng)源(yuan)(yuan)”我(wo)國(guo)風(feng)光資(zi)源(yuan)(yuan)豐(feng)富(fu),內蒙、青(qing)海等西北地區(qu)開(kai)發六十分之一,即可滿足全國(guo)當前全部能(neng)源(yuan)(yuan)需(xu)求。以青(qing)海柴達木盆地為(wei)例,26萬平方公里的(de)(de)戈壁灘,光伏(fu)理論裝(zhuang)機高達100億千(qian)瓦(wa)。新能(neng)源(yuan)(yuan)綜合價格從10年前的(de)(de)1元/千(qian)瓦(wa)時(shi)降到了現(xian)在(zai)的(de)(de)0.3元/千(qian)瓦(wa)時(shi)左右(you),而且(qie)還在(zai)下(xia)降。2019年我(wo)國(guo)新能(neng)源(yuan)(yuan)裝(zhuang)機突破4億千(qian)瓦(wa),位居世(shi)界第(di)一。
目(mu)前,由國家電投為主實(shi)施的全(quan)球首個最(zui)(zui)大平價(jia)風(feng)電項(xiang)目(mu)——內(nei)蒙古烏蘭(lan)察布600萬(wan)千(qian)瓦風(feng)電送京津冀項(xiang)目(mu),世(shi)界首條100%清(qing)潔能(neng)源特(te)高壓配套工程——青海(hai)海(hai)南州千(qian)萬(wan)千(qian)瓦級風(feng)光水多能(neng)互補(bu)送河南項(xiang)目(mu)開(kai)工建設,上(shang)網價(jia)格均(jun)低至火電水平。實(shi)踐證明,大規模開(kai)發(fa)西北地(di)區(qu)新(xin)能(neng)源,通過特(te)高壓輸送到東部地(di)區(qu),技術和(he)經濟(ji)性都是(shi)(shi)可行的。電是(shi)(shi)最(zui)(zui)清(qing)潔、最(zui)(zui)便利的能(neng)源利用(yong)方式(shi)。
相比(bi)化石能(neng)(neng)源(yuan)高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓、熱能(neng)(neng)、動能(neng)(neng)、電能(neng)(neng)的(de)轉化過程(cheng),新能(neng)(neng)源(yuan)可(ke)實現(xian)風光能(neng)(neng)在常溫常壓下向電能(neng)(neng)的(de)直接轉換,過程(cheng)簡(jian)單、無碳(tan),具(ju)有較(jiao)好的(de)經濟(ji)性。因(yin)此風光電為主的(de)新能(neng)(neng)源(yuan)是(shi)替代煤油氣(qi)的(de)最佳“一次(ci)能(neng)(neng)源(yuan)”,將成(cheng)為第三(san)次(ci)能(neng)(neng)源(yuan)革命的(de)主角。
新(xin)技(ji)術的(de)(de)(de)發展,使“風光(guang)電(dian)(dian)為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)新(xin)能源替代煤(mei)油(you)(you)氣為主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)化石能源”的(de)(de)(de)條件越來(lai)越成(cheng)熟谷電(dian)(dian)制氫。當前燃料電(dian)(dian)池(chi)及電(dian)(dian)解制氫技(ji)術快速發展,主(zhu)(zhu)要設備和(he)材料逐步國產化,成(cheng)本(ben)快速下降。隨著大規模采用(yong)新(xin)能源制氫,預(yu)計2025年氫能車成(cheng)本(ben)將低于燃油(you)(you)車。
目前(qian),國(guo)家(jia)電投自主研制(zhi)的(de)(de)首(shou)臺燃(ran)料電池(chi)大巴正式下線(xian),全球規(gui)模最大的(de)(de)電解水制(zhi)氫項目在北京(jing)延慶啟(qi)動,項目采用“2毛錢谷電制(zhi)氫”,氫能車運(yun)行成(cheng)本(ben)基本(ben)與燃(ran)油車相當。如實(shi)現(xian)北京(jing)市“公交、物流重卡全部氫能化”,預計可減少北京(jing)市三分之一(yi)的(de)(de)燃(ran)油消耗,將為我國(guo)規(gui)模化制(zhi)氫,以(yi)及利用氫能調峰儲能,以(yi)氫代油探索出新模式。谷電供熱、供冷。
10千瓦時(shi)電(dian)能產生的(de)熱(re)(re)值與1立方天(tian)然氣熱(re)(re)值相(xiang)當(dang),以北(bei)京為例,一(yi)個(ge)冬季電(dian)制熱(re)(re)耗電(dian)100千瓦時(shi)/平(ping)(ping)米,采用(yong)低谷電(dian)制熱(re)(re)、儲存再利用(yong),熱(re)(re)力成本約25元/平(ping)(ping)米,與天(tian)然氣相(xiang)當(dang)。如北(bei)京市(shi)8.7億(yi)平(ping)(ping)方米供熱(re)(re)全部電(dian)能替代,可(ke)替代全市(shi)接近二分之一(yi)的(de)天(tian)然氣消(xiao)耗,增加電(dian)量870億(yi)千瓦時(shi),相(xiang)當(dang)于2019年全市(shi)用(yong)電(dian)量的(de)80%。如采用(yong)熱(re)(re)泵技術,比電(dian)制熱(re)(re)效(xiao)率還可(ke)以提高3-5倍。
國(guo)家電(dian)投正在昌平寶之谷園區開展(zhan)低(di)谷電(dian)替代天(tian)然氣供(gong)熱、供(gong)冷試點,成(cheng)本(ben)(ben)下降達20%,對(dui)我國(guo)構建消費側(ce)儲(chu)能(neng)(neng)模式(shi)具有(you)(you)示范意義。電(dian)動(dong)車(che)儲(chu)能(neng)(neng)發(fa)電(dian)。電(dian)動(dong)車(che)的(de)運行成(cheng)本(ben)(ben)已(yi)經大幅低(di)于(yu)燃油車(che),未來將是一個海量(liang)的(de)儲(chu)能(neng)(neng)系統,可以(yi)低(di)谷充電(dian)、高峰向電(dian)網售電(dian)。預計2030年,我國(guo)電(dian)動(dong)車(che)保(bao)有(you)(you)量(liang)或超(chao)1億輛,可達50億千瓦時(shi)的(de)儲(chu)能(neng)(neng)規(gui)模,相當(dang)于(yu)北京市(shi)15天(tian)的(de)電(dian)量(liang)消耗,將對(dui)儲(chu)能(neng)(neng)產業和能(neng)(neng)源(yuan)體(ti)系帶來深刻的(de)變化。
正在(zai)開展(zhan)的(de)液流電(dian)(dian)(dian)池(chi)、鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)等化學儲(chu)能(neng)(neng)的(de)研發和升(sheng)級(ji),一(yi)旦經濟性(xing)突破,發電(dian)(dian)(dian)、電(dian)(dian)(dian)網及用戶側均可(ke)利用。智(zhi)能(neng)(neng)化、互聯網、大數據、云(yun)計算等新(xin)技(ji)術的(de)出現,將融通電(dian)(dian)(dian)力網、熱(re)力網、交通網,形成能(neng)(neng)源互聯網,助力新(xin)能(neng)(neng)源、儲(chu)能(neng)(neng)、儲(chu)熱(re)/冷、氫能(neng)(neng)、電(dian)(dian)(dian)動車等新(xin)產業的(de)快速發展(zhan),提升(sheng)能(neng)(neng)源配置效(xiao)率,實(shi)現能(neng)(neng)源體(ti)系從(cong)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(xian)階(jie)段我國一年的能(neng)源消費總量約(yue)35億(yi)(yi)噸標煤(mei)(mei)(扣除原(yuan)料用煤(mei)(mei)后),一次能(neng)源消耗煤(mei)(mei)炭17億(yi)(yi)噸,石(shi)(shi)油(you)6億(yi)(yi)噸,天(tian)(tian)然氣2800億(yi)(yi)立方米。折(zhe)合(he)成電能(neng)約(yue)12萬(wan)億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時,其(qi)中電力消耗7萬(wan)億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時,石(shi)(shi)油(you)折(zhe)算約(yue)3萬(wan)億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時,天(tian)(tian)然氣及散煤(mei)(mei)折(zhe)算約(yue)2萬(wan)億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時。要實現(xian)風光電為(wei)主(zhu)的非(fei)化(hua)石(shi)(shi)能(neng)源替代煤(mei)(mei)油(you)氣為(wei)主(zhu)的化(hua)石(shi)(shi)能(neng)源,必須滿足兩大(da)條件(jian),一是風光電為(wei)主(zhu)的新能(neng)源充裕且有經濟性;二是解決新能(neng)源的不穩(wen)定性問題。
目前(qian),通過在西北部風光資源富集(ji)地(di)區大規模(mo)開(kai)發(fa)新能源送(song)至東部地(di)區,與化(hua)(hua)石能源相比有經濟(ji)性(xing)。下(xia)一步,關鍵要解決(jue)新能源不(bu)穩定的問(wen)題,加速非化(hua)(hua)石能源對化(hua)(hua)石能源的替代。傳(chuan)統電(dian)(dian)力系統是“發(fa)輸用(yong)”同時完成,發(fa)電(dian)(dian)規模(mo)按照最大負(fu)荷來配置(zhi),發(fa)電(dian)(dian)側(ce)隨著用(yong)電(dian)(dian)需(xu)求的變化(hua)(hua)而調節,有多少需(xu)要就發(fa)多少電(dian)(dian);且為(wei)滿(man)足安全運行(xing),需(xu)要預留較大的備用(yong)容(rong)量,導致目前(qian)電(dian)(dian)力系統的運行(xing)效率(lv)較低,不(bu)超(chao)過50%。
新能(neng)源(yuan)的(de)不(bu)穩定(ding),源(yuan)于(yu)其出力(li)只能(neng)隨(sui)天氣和季節(jie)引起的(de)風、光(guang)大小(xiao)而定(ding),不(bu)能(neng)隨(sui)負荷(he)大小(xiao)來變(bian)化,與現有的(de)電力(li)系(xi)統特(te)性相悖。要解(jie)決這個問(wen)題,不(bu)是(shi)單(dan)一技術突破就可以解(jie)決的(de)。
要對(dui)現有的(de)電(dian)(dian)(dian)力系統進行(xing)變革,由“發(fa)輸(shu)(shu)(shu)用(yong)”同時完成的(de)傳統模式(shi),轉變為“發(fa)輸(shu)(shu)(shu)儲用(yong)”的(de)全新電(dian)(dian)(dian)力系統,系統的(de)負(fu)荷大小(xiao)可(ke)以隨著發(fa)電(dian)(dian)(dian)側新能(neng)源的(de)出(chu)力而(er)調(diao)整。新型“發(fa)輸(shu)(shu)(shu)儲用(yong)”電(dian)(dian)(dian)力系統中,電(dian)(dian)(dian)制氫(qing),電(dian)(dian)(dian)制熱(re)/冷、電(dian)(dian)(dian)動(dong)車充放電(dian)(dian)(dian),不僅(jin)是(shi)替代煤油(you)氣為主(zhu)化(hua)石能(neng)源的(de)過程,更重(zhong)的(de)是(shi)起到儲能(neng)和(he)系統負(fu)荷調(diao)節的(de)功(gong)能(neng)。
當電(dian)力(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)處于低谷階段或(huo)風(feng)光等(deng)新能源(yuan)(yuan)充裕時(shi),啟動(dong)上述“儲能”負(fu)(fu)荷(he),當系(xi)(xi)統(tong)(tong)負(fu)(fu)荷(he)處于高峰(feng)時(shi)段或(huo)風(feng)光等(deng)新能源(yuan)(yuan)出力(li)較低時(shi),暫停這(zhe)部(bu)分負(fu)(fu)荷(he)。從代油、代氣、代煤的(de)(de)(de)(de)電(dian)量看,系(xi)(xi)統(tong)(tong)可以滿足調節需求,這(zhe)樣完(wan)全改(gai)變了現有(you)電(dian)力(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)“即用即發”的(de)(de)(de)(de)特性,可以適應風(feng)光等(deng)新能源(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)出力(li)特點,徹底解決其間歇(xie)性、不穩定的(de)(de)(de)(de)問題(ti),同(tong)時(shi)上述模式的(de)(de)(de)(de)“儲能”使得(de)電(dian)力(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)更(geng)加安全,備用容量大(da)幅(fu)減少,系(xi)(xi)統(tong)(tong)效率大(da)幅(fu)提升,持續增加電(dian)力(li)在(zai)終(zhong)端消(xiao)費的(de)(de)(de)(de)比(bi)重,促(cu)進(jin)風(feng)光電(dian)為主(zhu)的(de)(de)(de)(de)非化石(shi)能源(yuan)(yuan)消(xiao)納。
這個過程將分兩步走:
第一(yi)步,推動消(xiao)費(fei)側儲能(neng),提高現(xian)有(you)電(dian)力(li)(li)系(xi)統效率(lv),實現(xian)電(dian)能(neng)代油(you)代氣。目前,我國(guo)電(dian)力(li)(li)裝機20億(yi)千(qian)(qian)瓦(wa),日間(jian)(jian)最大負(fu)荷約12億(yi)千(qian)(qian)瓦(wa),夜間(jian)(jian)最低負(fu)荷僅有(you)6億(yi)千(qian)(qian)瓦(wa),電(dian)力(li)(li)系(xi)統整(zheng)體效率(lv)只有(you)50%。如(ru)果把氫、熱、冷(leng)組織在電(dian)網低谷(gu)時段(duan)生產,可大大提高電(dian)力(li)(li)系(xi)統效率(lv)。當效率(lv)從(cong)50%提高到80%時,相當于(yu)可以增發4萬億(yi)千(qian)(qian)瓦(wa)時電(dian)能(neng),可以通過挖掘存量(liang)潛(qian)力(li)(li)、不改變現(xian)有(you)電(dian)力(li)(li)系(xi)統,實現(xian)油(you)氣化石能(neng)源的(de)替代。
這樣(yang)既完成(cheng)了電(dian)(dian)(dian)能(neng)向(xiang)不同能(neng)源形態的轉換和(he)儲存,實現了電(dian)(dian)(dian)能(neng)的“時(shi)間轉移(yi)”,也(ye)大幅提高了電(dian)(dian)(dian)力系(xi)統的運行效率和(he)新能(neng)源的消納比例。另外,氫能(neng)車(che)、電(dian)(dian)(dian)動車(che)也(ye)可以(yi)在負荷高峰時(shi)段或電(dian)(dian)(dian)網特殊需要時(shi),向(xiang)電(dian)(dian)(dian)網發(fa)電(dian)(dian)(dian),可以(yi)發(fa)揮調峰等作用。
第二步(bu)(bu),代(dai)(dai)油、代(dai)(dai)氣、代(dai)(dai)煤同步(bu)(bu)推進(jin),實(shi)現對化(hua)(hua)石(shi)能源的(de)全面替代(dai)(dai)。隨著(zhu)儲(chu)能技術的(de)進(jin)步(bu)(bu),在(zai)(zai)上述(shu)制氫、制熱/冷等儲(chu)能實(shi)施代(dai)(dai)油代(dai)(dai)氣的(de)基礎上,一旦成本問題解決(jue),化(hua)(hua)學(xue)儲(chu)能將(jiang)會大規模(mo)部署在(zai)(zai)電力系統,并完全實(shi)現對化(hua)(hua)石(shi)能源的(de)替代(dai)(dai)。
有關建議
風光為主的非化石(shi)能源替代化石(shi)能源,不(bu)是(shi)一蹴(cu)而就(jiu)的,是(shi)一個(ge)巨大的系(xi)統性工程,不(bu)僅需要技術的進(jin)步,也需要商業模式的創新和政策的扶持(chi)。
一(yi)是進一(yi)步拉(la)大峰(feng)谷(gu)(gu)(gu)電(dian)價(jia)(jia)差。現階段電(dian)制氫、制熱/冷等(deng)代(dai)(dai)油代(dai)(dai)氣,尚處于替代(dai)(dai)的(de)“臨界點”。當電(dian)價(jia)(jia)在(zai)0.2-0.3元/千瓦時內(nei),電(dian)能替代(dai)(dai)油氣才(cai)有經濟性。建議完善峰(feng)谷(gu)(gu)(gu)電(dian)價(jia)(jia)政策(ce),尤(you)其是降低低谷(gu)(gu)(gu)電(dian)價(jia)(jia),鼓勵和支(zhi)持谷(gu)(gu)(gu)電(dian)、新能源(yuan)制氫、制熱、制冷、充電(dian)等(deng)商(shang)業(ye)模式(shi);出(chu)臺政策(ce),推動儲(chu)(chu)電(dian)、儲(chu)(chu)氫、儲(chu)(chu)熱、儲(chu)(chu)冷等(deng)配套產業(ye)的(de)發展。
二是鼓勵技(ji)術(shu)創新(xin)(xin)(xin)和(he)商業(ye)(ye)模式創新(xin)(xin)(xin)。這是一(yi)次龐大的能(neng)(neng)源(yuan)體(ti)系變(bian)革,不僅(jin)需(xu)要(yao)(yao)新(xin)(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)、儲(chu)能(neng)(neng)、氫能(neng)(neng)、特高壓(ya)等能(neng)(neng)源(yuan)自(zi)身技(ji)術(shu)的進步,還(huan)需(xu)要(yao)(yao)能(neng)(neng)夠支撐新(xin)(xin)(xin)型(xing)能(neng)(neng)源(yuan)體(ti)系的其他技(ji)術(shu)創新(xin)(xin)(xin),比如(ru)智慧控制技(ji)術(shu)、區塊鏈技(ji)術(shu)等。同時,還(huan)要(yao)(yao)創新(xin)(xin)(xin)商業(ye)(ye)模式,優化電動(dong)車分時充放(fang)電,提高充電樁布局密度,布局更(geng)多(duo)加氫站等,充分利(li)用現(xian)有的電力系統挖掘潛力,減(jian)少(shao)投資,提高效率(lv),推(tui)動(dong)新(xin)(xin)(xin)興產業(ye)(ye)的發展(zhan)。
三是加(jia)大西部(bu)(bu)(bu)新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的開發及(ji)(ji)政策(ce)支持(chi)力度。建(jian)議加(jia)快西部(bu)(bu)(bu)大規(gui)模風光等新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)基(ji)地(di)開發及(ji)(ji)特(te)高(gao)壓通道建(jian)設,充(chong)分(fen)開發利用我(wo)國(guo)獨特(te)的資源(yuan)(yuan)稟賦和優勢,統(tong)一規(gui)劃,統(tong)一實施(shi),把西、北部(bu)(bu)(bu)的高(gao)原、荒漠變成“新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)電氣田”,替代傳(chuan)統(tong)的“油田、氣田、煤田”,把新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)產(chan)業打造成我(wo)國(guo)保增長、擴內(nei)需,轉型發展的新的增長極。
四是(shi)打(da)造“電(dian)(dian)為核心能源(yuan)體系(xi)”三個區(qu)域示范。鼓勵和復制(zhi)北京寶之谷、延慶(qing)冬奧(ao)“谷電(dian)(dian)供熱/冷,谷電(dian)(dian)制(zhi)氫(qing)”的商業模式,推(tui)廣化(hua)石能源(yuan)替代示范。
①打造北京(jing)存量替(ti)代(dai)規(gui)模化示范。2030年前(qian),完成全部(bu)公交、物流交通,部(bu)分乘用車的(de)電能、氫能替(ti)代(dai),以及1億平方米采(cai)暖的(de)清潔供暖改(gai)造,北京(jing)可在2030年領先(xian)全國實現減碳50%的(de)戰略目標。
②打造(zao)雄安新區零碳示范(fan)。雄安是新時(shi)代(dai)社會(hui)主(zhu)義現代(dai)化城市(shi)的(de)樣板(ban),要按照100%利用可再生能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、綠色交(jiao)通、能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)互(hu)聯網+智慧能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的(de)模式(shi)進行(xing)規劃建(jian)設,把(ba)雄安打造(zao)成(cheng)我國第(di)(di)一個(ge)(ge)100%淘汰化石能源(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的(de)城市(shi),全球(qiu)第(di)(di)一個(ge)(ge)100%實(shi)現零碳排(pai)放的(de)城市(shi)。
③打造山東(dong)能(neng)源(yuan)(yuan)新(xin)舊動能(neng)轉換(huan)示范(fan)(fan)省(sheng)。山東(dong)是化石能(neng)源(yuan)(yuan)消耗的(de)(de)第(di)一(yi)大(da)省(sheng),結合山東(dong)的(de)(de)區位優勢和膠東(dong)半島三大(da)核(he)電基(ji)地的(de)(de)開(kai)發,走出一(yi)條“清(qing)潔外(wai)電入(ru)魯(lu),核(he)電開(kai)發,清(qing)潔供電、供暖(nuan),海水淡化”的(de)(de)新(xin)路子,加速能(neng)源(yuan)(yuan)結構(gou)調整,為全國能(neng)源(yuan)(yuan)高質量發展(zhan)作出示范(fan)(fan)。
現階段構建這樣一個(ge)“電為核心的現代能(neng)源(yuan)體系”,技術上是(shi)可行的,也(ye)是(shi)有經濟性(xing)的。前(qian)兩(liang)次(ci)能(neng)源(yuan)革(ge)命(ming)都是(shi)成倍推高能(neng)源(yuan)成本,而這次(ci)能(neng)源(yuan)革(ge)命(ming)可實現不推高成本且持續下降。我國具(ju)有資(zi)源(yuan)優勢(shi)、市場優勢(shi),特別是(shi)“集中力量辦大事(shi)”的體制優勢(shi),也(ye)有環(huan)境保護、能(neng)源(yuan)安全的緊(jin)迫壓力。
在(zai)以習近平同志為核心的(de)(de)黨中央領導(dao)下,我們(men)要發揮中國人的(de)(de)創新力和資(zi)源(yuan)(yuan)整合力,一定能引領第三(san)次能源(yuan)(yuan)革(ge)命的(de)(de)進程,加(jia)速構建“電為核心的(de)(de)現代(dai)能源(yuan)(yuan)體系”,加(jia)速對化石(shi)能源(yuan)(yuan)的(de)(de)全面替代(dai),實現國家能源(yuan)(yuan)自(zi)足、能源(yuan)(yuan)安全,為全球應(ying)對氣(qi)候變(bian)化和人類文明進步做(zuo)出(chu)更大貢獻。