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、智能(neng)(neng)化、新(xin)材料、物(wu)聯網(wang)等技術為主要(yao)驅動(dong)力的第(di)四次工業革命正席卷全球,并(bing)加速(su)(su)推進第(di)三次能(neng)(neng)源革命。新(xin)能(neng)(neng)源、智能(neng)(neng)電網(wang),儲(chu)能(neng)(neng)、儲(chu)熱、儲(chu)冷,以及電動(dong)車與(yu)氫能(neng)(neng)產業快速(su)(su)發(fa)展,傳統能(neng)(neng)源生產和(he)消費方式將發(fa)生革命性變化,加速(su)(su)非化石能(neng)(neng)源對化石能(neng)(neng)源的替代。
風(feng)光(guang)電為主的(de)新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)量(liang)足價(jia)(jia)低,是(shi)替(ti)代煤油氣的(de)最(zui)佳“一次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)”我國風(feng)光(guang)資源(yuan)(yuan)豐(feng)富,內蒙、青海(hai)等西北(bei)地區開發六十分(fen)之(zhi)一,即可(ke)滿(man)足全(quan)(quan)國當前(qian)全(quan)(quan)部能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)需求(qiu)。以青海(hai)柴達木盆地為例,26萬(wan)平(ping)方公(gong)里的(de)戈壁灘,光(guang)伏理(li)論(lun)裝(zhuang)(zhuang)機高(gao)達100億千(qian)瓦。新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)綜合價(jia)(jia)格從10年前(qian)的(de)1元/千(qian)瓦時降(jiang)到了現(xian)在的(de)0.3元/千(qian)瓦時左右,而且還在下降(jiang)。2019年我國新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)裝(zhuang)(zhuang)機突破4億千(qian)瓦,位居世界第一。
目(mu)前,由(you)國家電(dian)投為(wei)主實(shi)施的全球首個最(zui)大平(ping)價風電(dian)項目(mu)——內蒙古(gu)烏蘭(lan)察布600萬千瓦(wa)風電(dian)送(song)(song)京(jing)津冀項目(mu),世界首條100%清潔(jie)能源特(te)高壓配套工(gong)程——青海(hai)(hai)海(hai)(hai)南州千萬千瓦(wa)級風光(guang)水多能互補送(song)(song)河南項目(mu)開工(gong)建設,上網(wang)價格均低至火電(dian)水平(ping)。實(shi)踐證明,大規模開發西北地區新能源,通過特(te)高壓輸送(song)(song)到東(dong)部地區,技術和經濟性都是可行的。電(dian)是最(zui)清潔(jie)、最(zui)便(bian)利的能源利用方式。
相比(bi)化(hua)石能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)高溫高壓(ya)、熱能(neng)(neng)、動能(neng)(neng)、電能(neng)(neng)的(de)轉(zhuan)化(hua)過程,新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)可實現風光(guang)能(neng)(neng)在常(chang)溫常(chang)壓(ya)下向電能(neng)(neng)的(de)直接轉(zhuan)換(huan),過程簡單、無碳(tan),具(ju)有較好的(de)經濟性(xing)。因此(ci)風光(guang)電為主的(de)新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)是替代煤油氣的(de)最佳“一(yi)次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)”,將成為第三(san)次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)革命(ming)的(de)主角。
新(xin)技術的發(fa)展(zhan),使“風光電(dian)(dian)為(wei)主(zhu)的新(xin)能源替(ti)代煤油氣(qi)為(wei)主(zhu)的化(hua)石能源”的條件越來越成熟谷電(dian)(dian)制(zhi)氫(qing)。當前燃料電(dian)(dian)池及電(dian)(dian)解制(zhi)氫(qing)技術快速發(fa)展(zhan),主(zhu)要(yao)設(she)備和(he)材料逐步國產化(hua),成本快速下降。隨著大規模(mo)采用新(xin)能源制(zhi)氫(qing),預計2025年氫(qing)能車成本將(jiang)低(di)于燃油車。
目前,國家電(dian)投自主研制的首臺燃(ran)料電(dian)池大巴(ba)正式下線,全球(qiu)規模(mo)最大的電(dian)解水(shui)制氫(qing)項(xiang)(xiang)目在北京(jing)延慶啟(qi)動,項(xiang)(xiang)目采用“2毛錢谷(gu)電(dian)制氫(qing)”,氫(qing)能(neng)車運(yun)行成本基本與燃(ran)油(you)車相(xiang)當。如實現北京(jing)市“公(gong)交(jiao)、物流重卡全部氫(qing)能(neng)化”,預計可(ke)減少(shao)北京(jing)市三分之一的燃(ran)油(you)消耗,將(jiang)為我國規模(mo)化制氫(qing),以(yi)及利用氫(qing)能(neng)調峰儲能(neng),以(yi)氫(qing)代油(you)探索出新模(mo)式。谷(gu)電(dian)供(gong)熱、供(gong)冷。
10千瓦時電(dian)(dian)能(neng)產生的熱(re)值與(yu)1立方(fang)天(tian)然(ran)氣熱(re)值相(xiang)(xiang)當(dang),以北(bei)(bei)京為例,一(yi)個冬(dong)季電(dian)(dian)制熱(re)耗電(dian)(dian)100千瓦時/平米,采用(yong)(yong)(yong)低(di)谷電(dian)(dian)制熱(re)、儲(chu)存再利用(yong)(yong)(yong),熱(re)力成本(ben)約25元/平米,與(yu)天(tian)然(ran)氣相(xiang)(xiang)當(dang)。如北(bei)(bei)京市(shi)8.7億(yi)平方(fang)米供熱(re)全(quan)部電(dian)(dian)能(neng)替代(dai),可替代(dai)全(quan)市(shi)接近二分之一(yi)的天(tian)然(ran)氣消耗,增加電(dian)(dian)量(liang)870億(yi)千瓦時,相(xiang)(xiang)當(dang)于2019年全(quan)市(shi)用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)量(liang)的80%。如采用(yong)(yong)(yong)熱(re)泵技術(shu),比電(dian)(dian)制熱(re)效(xiao)率還(huan)可以提高3-5倍。
國家電(dian)(dian)(dian)投正在昌平寶之谷(gu)園區開展低谷(gu)電(dian)(dian)(dian)替代天(tian)然氣(qi)供(gong)熱、供(gong)冷試點,成本下(xia)降(jiang)達20%,對我國構建消(xiao)費側儲(chu)能模式具(ju)有(you)示(shi)范意義。電(dian)(dian)(dian)動車儲(chu)能發電(dian)(dian)(dian)。電(dian)(dian)(dian)動車的運(yun)行成本已經大幅低于(yu)燃油車,未來將(jiang)是一個海量的儲(chu)能系(xi)統,可以低谷(gu)充電(dian)(dian)(dian)、高峰向電(dian)(dian)(dian)網售電(dian)(dian)(dian)。預(yu)計2030年,我國電(dian)(dian)(dian)動車保有(you)量或超1億輛,可達50億千瓦時(shi)的儲(chu)能規模,相(xiang)當(dang)于(yu)北京市15天(tian)的電(dian)(dian)(dian)量消(xiao)耗,將(jiang)對儲(chu)能產業和能源體(ti)系(xi)帶來深刻的變化。
正在開展(zhan)的(de)液流電(dian)(dian)池(chi)、鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)等化(hua)學(xue)儲能(neng)的(de)研發和(he)升(sheng)級,一旦經濟(ji)性突破(po),發電(dian)(dian)、電(dian)(dian)網及用戶側均可利用。智能(neng)化(hua)、互(hu)聯網、大(da)數據、云計算等新(xin)技術的(de)出(chu)現(xian),將融通電(dian)(dian)力網、熱(re)力網、交(jiao)通網,形成(cheng)能(neng)源互(hu)聯網,助力新(xin)能(neng)源、儲能(neng)、儲熱(re)/冷(leng)、氫能(neng)、電(dian)(dian)動車(che)等新(xin)產業的(de)快速發展(zhan),提升(sheng)能(neng)源配置效率,實現(xian)能(neng)源體系從量(liang)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(jie)段我國一年的(de)能源(yuan)(yuan)消(xiao)費總量(liang)約(yue)35億(yi)(yi)噸標煤(mei)(扣(kou)除原料(liao)用煤(mei)后),一次能源(yuan)(yuan)消(xiao)耗(hao)煤(mei)炭17億(yi)(yi)噸,石油6億(yi)(yi)噸,天然氣2800億(yi)(yi)立(li)方米(mi)。折合(he)成電(dian)能約(yue)12萬億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時(shi),其中電(dian)力消(xiao)耗(hao)7萬億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時(shi),石油折算約(yue)3萬億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時(shi),天然氣及散煤(mei)折算約(yue)2萬億(yi)(yi)千(qian)瓦(wa)時(shi)。要(yao)實現風光(guang)電(dian)為主的(de)非(fei)化石能源(yuan)(yuan)替代煤(mei)油氣為主的(de)化石能源(yuan)(yuan),必須滿(man)足兩大條件,一是風光(guang)電(dian)為主的(de)新能源(yuan)(yuan)充(chong)裕且(qie)有經濟性;二是解決新能源(yuan)(yuan)的(de)不穩定性問(wen)題。
目前(qian),通過在西(xi)北部風光(guang)資(zi)源富集地(di)區大規(gui)模開發(fa)新能(neng)源送(song)至東部地(di)區,與(yu)化(hua)石(shi)(shi)能(neng)源相(xiang)比(bi)有(you)經濟性。下一步(bu),關鍵(jian)要(yao)解決新能(neng)源不穩定(ding)的(de)問題,加速非化(hua)石(shi)(shi)能(neng)源對化(hua)石(shi)(shi)能(neng)源的(de)替代。傳統(tong)電力系統(tong)是“發(fa)輸(shu)用(yong)”同時完成,發(fa)電規(gui)模按照最大負荷來配(pei)置,發(fa)電側隨著用(yong)電需(xu)求(qiu)的(de)變化(hua)而(er)調節,有(you)多少(shao)需(xu)要(yao)就發(fa)多少(shao)電;且為滿足安全運行(xing),需(xu)要(yao)預(yu)留較大的(de)備(bei)用(yong)容量,導致(zhi)目前(qian)電力系統(tong)的(de)運行(xing)效率較低(di),不超過50%。
新能源的(de)不(bu)穩定(ding),源于其出力(li)(li)只能隨天氣和季節引起的(de)風、光大(da)小而定(ding),不(bu)能隨負荷大(da)小來變化,與現有的(de)電力(li)(li)系統(tong)特性相悖。要解決(jue)這個問題,不(bu)是單一技術突破(po)就可(ke)以解決(jue)的(de)。
要對現(xian)有的電(dian)(dian)力(li)系(xi)統進行變革,由“發(fa)(fa)輸用”同時完(wan)成的傳統模(mo)式,轉(zhuan)變為(wei)“發(fa)(fa)輸儲(chu)用”的全新(xin)電(dian)(dian)力(li)系(xi)統,系(xi)統的負荷大小(xiao)可以(yi)隨著發(fa)(fa)電(dian)(dian)側新(xin)能源的出力(li)而調整。新(xin)型“發(fa)(fa)輸儲(chu)用”電(dian)(dian)力(li)系(xi)統中,電(dian)(dian)制氫,電(dian)(dian)制熱/冷(leng)、電(dian)(dian)動(dong)車充放電(dian)(dian),不僅是替(ti)代(dai)煤油(you)氣為(wei)主化(hua)石能源的過程(cheng),更重的是起到儲(chu)能和系(xi)統負荷調節的功能。
當電(dian)(dian)(dian)力(li)系統(tong)處(chu)于低(di)谷階段或(huo)風光(guang)等新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)充裕時(shi),啟動上(shang)(shang)述(shu)“儲能(neng)(neng)”負(fu)荷(he),當系統(tong)負(fu)荷(he)處(chu)于高峰(feng)時(shi)段或(huo)風光(guang)等新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)出(chu)力(li)較低(di)時(shi),暫停這部分(fen)負(fu)荷(he)。從(cong)代油(you)、代氣、代煤(mei)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)看,系統(tong)可(ke)以滿(man)足(zu)調節需求,這樣完全(quan)改變(bian)了現有(you)電(dian)(dian)(dian)力(li)系統(tong)“即用(yong)即發(fa)”的(de)(de)特性(xing),可(ke)以適應風光(guang)等新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)出(chu)力(li)特點,徹底解決其間歇性(xing)、不(bu)穩定的(de)(de)問題,同時(shi)上(shang)(shang)述(shu)模式的(de)(de)“儲能(neng)(neng)”使(shi)得電(dian)(dian)(dian)力(li)系統(tong)更加安全(quan),備用(yong)容量(liang)大幅(fu)減少,系統(tong)效率(lv)大幅(fu)提(ti)升,持續增加電(dian)(dian)(dian)力(li)在終端(duan)消(xiao)費的(de)(de)比重,促進風光(guang)電(dian)(dian)(dian)為主的(de)(de)非化石能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)消(xiao)納。
這個過程將分兩步走:
第一步,推動消費(fei)側儲能(neng),提(ti)高現有(you)電(dian)(dian)力(li)系統(tong)效率,實現電(dian)(dian)能(neng)代(dai)油代(dai)氣。目前,我國電(dian)(dian)力(li)裝機(ji)20億千(qian)瓦,日(ri)間最大負(fu)荷約12億千(qian)瓦,夜間最低負(fu)荷僅有(you)6億千(qian)瓦,電(dian)(dian)力(li)系統(tong)整體(ti)效率只有(you)50%。如果(guo)把氫、熱、冷組(zu)織在(zai)電(dian)(dian)網低谷時段(duan)生(sheng)產,可大大提(ti)高電(dian)(dian)力(li)系統(tong)效率。當效率從50%提(ti)高到80%時,相當于(yu)可以(yi)增發4萬億千(qian)瓦時電(dian)(dian)能(neng),可以(yi)通過挖掘存量潛力(li)、不改變現有(you)電(dian)(dian)力(li)系統(tong),實現油氣化石(shi)能(neng)源的替代(dai)。
這樣既完成(cheng)了電能向不同能源形態的轉換和(he)儲存,實現(xian)了電能的“時(shi)間(jian)轉移”,也大幅提高了電力(li)系統的運行效率和(he)新能源的消納比例(li)。另外,氫能車(che)(che)、電動車(che)(che)也可(ke)(ke)以在負荷高峰(feng)時(shi)段或電網(wang)(wang)特殊(shu)需要時(shi),向電網(wang)(wang)發電,可(ke)(ke)以發揮調峰(feng)等作用。
第二步(bu),代(dai)油、代(dai)氣、代(dai)煤同(tong)步(bu)推進(jin),實(shi)現(xian)對化石能源(yuan)的全面替代(dai)。隨著儲(chu)能技術的進(jin)步(bu),在上述制(zhi)氫、制(zhi)熱/冷等儲(chu)能實(shi)施(shi)代(dai)油代(dai)氣的基礎上,一旦成(cheng)本問題(ti)解(jie)決(jue),化學儲(chu)能將會大(da)規模部署(shu)在電(dian)力系統,并完全實(shi)現(xian)對化石能源(yuan)的替代(dai)。
有關建議
風光(guang)為(wei)主的(de)非化(hua)石(shi)(shi)能源替代化(hua)石(shi)(shi)能源,不(bu)是一蹴而就(jiu)的(de),是一個巨大的(de)系統(tong)性工程,不(bu)僅需要(yao)技術的(de)進步,也(ye)需要(yao)商業模(mo)式的(de)創新和(he)政策的(de)扶持。
一是進一步(bu)拉(la)大峰谷電(dian)(dian)(dian)(dian)價(jia)差。現階(jie)段電(dian)(dian)(dian)(dian)制氫、制熱/冷等(deng)代(dai)油(you)代(dai)氣(qi),尚處于替(ti)代(dai)的(de)“臨界點”。當電(dian)(dian)(dian)(dian)價(jia)在0.2-0.3元/千瓦時內,電(dian)(dian)(dian)(dian)能替(ti)代(dai)油(you)氣(qi)才有經(jing)濟性。建議完善(shan)峰谷電(dian)(dian)(dian)(dian)價(jia)政策,尤其是降(jiang)低低谷電(dian)(dian)(dian)(dian)價(jia),鼓(gu)勵(li)和支持(chi)谷電(dian)(dian)(dian)(dian)、新能源制氫、制熱、制冷、充電(dian)(dian)(dian)(dian)等(deng)商業模式;出臺政策,推動儲電(dian)(dian)(dian)(dian)、儲氫、儲熱、儲冷等(deng)配套產(chan)業的(de)發展。
二(er)是(shi)鼓勵技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)創(chuang)(chuang)新(xin)和商業模式(shi)創(chuang)(chuang)新(xin)。這是(shi)一次(ci)龐大的(de)(de)能(neng)源(yuan)體系(xi)變革,不僅(jin)需(xu)要(yao)(yao)新(xin)能(neng)源(yuan)、儲(chu)能(neng)、氫能(neng)、特(te)高(gao)壓等(deng)能(neng)源(yuan)自(zi)身技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)進(jin)步,還需(xu)要(yao)(yao)能(neng)夠(gou)支撐新(xin)型能(neng)源(yuan)體系(xi)的(de)(de)其他(ta)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)創(chuang)(chuang)新(xin),比(bi)如智慧控制(zhi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、區(qu)塊鏈技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)等(deng)。同時(shi),還要(yao)(yao)創(chuang)(chuang)新(xin)商業模式(shi),優化電(dian)動車分時(shi)充放(fang)電(dian),提高(gao)充電(dian)樁布局(ju)密度,布局(ju)更多加氫站等(deng),充分利用現有的(de)(de)電(dian)力系(xi)統挖(wa)掘潛力,減少投資,提高(gao)效(xiao)率,推(tui)動新(xin)興產業的(de)(de)發展(zhan)。
三是加(jia)大西部(bu)新(xin)(xin)能源(yuan)的(de)開發及(ji)政策支(zhi)持力(li)度。建議加(jia)快西部(bu)大規模風(feng)光(guang)等新(xin)(xin)能源(yuan)基地開發及(ji)特高壓通(tong)道建設,充分開發利用我(wo)國獨(du)特的(de)資(zi)源(yuan)稟賦和(he)優勢,統一規劃,統一實施(shi),把西、北部(bu)的(de)高原(yuan)、荒漠變(bian)成“新(xin)(xin)能源(yuan)電氣(qi)田(tian)”,替代傳(chuan)統的(de)“油(you)田(tian)、氣(qi)田(tian)、煤田(tian)”,把新(xin)(xin)能源(yuan)產業打(da)造成我(wo)國保增長、擴內需,轉(zhuan)型發展的(de)新(xin)(xin)的(de)增長極。
四(si)是打造“電為核心能源體系”三(san)個區域(yu)示范。鼓勵和復(fu)制(zhi)北(bei)京寶之谷(gu)、延慶冬奧“谷(gu)電供熱(re)/冷,谷(gu)電制(zhi)氫(qing)”的商業(ye)模式(shi),推廣(guang)化石能源替代示范。
①打造北京(jing)存量替代規模化(hua)示(shi)范(fan)。2030年(nian)前,完成全(quan)部公交、物流(liu)交通,部分乘用車的(de)電(dian)能(neng)、氫能(neng)替代,以(yi)及1億平方米(mi)采暖的(de)清(qing)潔(jie)供暖改造,北京(jing)可在(zai)2030年(nian)領先(xian)全(quan)國實(shi)現減碳(tan)50%的(de)戰(zhan)略(lve)目標。
②打造雄安(an)新區零碳示范(fan)。雄安(an)是新時代社會主(zhu)義現代化城市的樣板,要按照100%利用(yong)可再生能源(yuan)(yuan)、綠色交通、能源(yuan)(yuan)互聯網+智慧能源(yuan)(yuan)的模式(shi)進行規劃建設,把(ba)雄安(an)打造成(cheng)我國(guo)第(di)一個(ge)(ge)100%淘(tao)汰化石能源(yuan)(yuan)的城市,全球第(di)一個(ge)(ge)100%實現零碳排放(fang)的城市。
③打造(zao)山(shan)東(dong)能源新(xin)舊動能轉換示(shi)范(fan)省(sheng)。山(shan)東(dong)是(shi)化石能源消耗(hao)的(de)第一(yi)大(da)省(sheng),結(jie)合山(shan)東(dong)的(de)區位(wei)優勢(shi)和膠東(dong)半島三大(da)核電基地的(de)開發(fa),走出(chu)一(yi)條(tiao)“清(qing)(qing)潔外電入魯(lu),核電開發(fa),清(qing)(qing)潔供電、供暖(nuan),海水淡化”的(de)新(xin)路(lu)子,加速能源結(jie)構調(diao)整(zheng),為全國(guo)能源高質量發(fa)展作出(chu)示(shi)范(fan)。
現(xian)階(jie)段(duan)構建這(zhe)樣一個“電(dian)為核心的(de)現(xian)代(dai)能(neng)源(yuan)體系”,技(ji)術上是(shi)可(ke)行(xing)的(de),也是(shi)有(you)經(jing)濟性的(de)。前兩(liang)次能(neng)源(yuan)革命(ming)都是(shi)成倍推(tui)高能(neng)源(yuan)成本,而(er)這(zhe)次能(neng)源(yuan)革命(ming)可(ke)實現(xian)不推(tui)高成本且(qie)持續下降。我(wo)國具有(you)資源(yuan)優勢、市場優勢,特別是(shi)“集中(zhong)力(li)量辦大事”的(de)體制優勢,也有(you)環境保護、能(neng)源(yuan)安全的(de)緊迫壓力(li)。
在以習近平(ping)同(tong)志(zhi)為核(he)心(xin)的(de)黨中央領(ling)導下(xia),我們要(yao)發揮中國人的(de)創新力(li)(li)和(he)資源整合力(li)(li),一定(ding)能引(yin)領(ling)第三次能源革命的(de)進(jin)程,加速構(gou)建“電為核(he)心(xin)的(de)現代能源體系”,加速對化石(shi)能源的(de)全(quan)面替代,實現國家能源自足、能源安全(quan),為全(quan)球應對氣候(hou)變化和(he)人類文明進(jin)步做(zuo)出更(geng)大貢獻。