新能源，各國(guó)爭(zhēng)奪的籌碼
大力發(fā)展新能源已是世界各國(guó)低碳轉(zhuǎn)型過(guò)程的重點(diǎn)。
當(dāng)前，世界能源發(fā)展面臨資源緊缺、環(huán)境污染、氣候變化三大挑戰(zhàn)。以我國(guó)為例，化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)對(duì)大氣、水質(zhì)、土壤、地貌等造成了嚴(yán)重危害，東中部地區(qū)的霧霾天氣已經(jīng)成為了困擾人民群眾的“心肺之患”。
9月18日，在中國(guó)工程院“低碳奧運(yùn)院士行”研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，“大力發(fā)展新能源，是能源革命的戰(zhàn)略方向和必由之路。”全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織主席、中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)理事長(zhǎng)劉振亞在主旨發(fā)言中的一句話引起了參會(huì)院士、專家的共鳴。“在G20杭州峰會(huì)前夕，9月3日，中國(guó)與美國(guó)共同簽署了《巴黎協(xié)定》批準(zhǔn)文書(shū)，規(guī)定將全球平均氣溫升幅控制在2攝氏度以內(nèi)，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須發(fā)展清潔能源。”中國(guó)工程院院士余貽鑫在認(rèn)可清潔能源發(fā)展必要性的同時(shí)，還肯定了我國(guó)發(fā)展新能源的資源優(yōu)勢(shì)：“以太陽(yáng)能為例，按年平均光照時(shí)長(zhǎng)1200小時(shí)計(jì)算，在光電轉(zhuǎn)化率16%、系統(tǒng)整理效率80%的基礎(chǔ)上，我國(guó)只需開(kāi)發(fā)0.5%國(guó)土面積的太陽(yáng)能資源，便可以滿足2015年全年的社會(huì)用電量?！?/p>
79歲的陳清泉院士同樣看好新能源的發(fā)展前景。在他看來(lái)，能源將成為新一輪科技革命的制高點(diǎn)，發(fā)展新能源、實(shí)現(xiàn)能源低碳轉(zhuǎn)型也將成為各國(guó)爭(zhēng)奪這一制高點(diǎn)的重要籌碼。
進(jìn)入21世紀(jì)，全球發(fā)展新能源的步伐逐漸加快，我國(guó)的發(fā)展勢(shì)頭更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期。據(jù)了解，從2000年到2015年，全球風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量分別增長(zhǎng)了23倍、175倍，我國(guó)更是增長(zhǎng)了280倍、1400倍。
2014年6月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》，明確提出要大力發(fā)展可再生能源，“到2020年，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到15%?！?/p>
經(jīng)過(guò)各方共同努力，我國(guó)用10年的時(shí)間走過(guò)了美國(guó)、歐洲25年的發(fā)展歷程，新能源實(shí)現(xiàn)了從200萬(wàn)千瓦到2億千瓦的歷史性跨越。據(jù)了解，截至今年8月底，國(guó)家電網(wǎng)已經(jīng)成為了全球新能源規(guī)模最大、發(fā)展最快的電網(wǎng)，并網(wǎng)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量分別達(dá)到1.25億千瓦和6667萬(wàn)千瓦，均居世界第一。
余貽鑫院士認(rèn)為，中國(guó)在發(fā)展清潔能源方面，仍面臨著較大挑戰(zhàn)。
在新能源規(guī)模爆發(fā)式增長(zhǎng)的過(guò)程中，我國(guó)在統(tǒng)籌規(guī)劃、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、市場(chǎng)機(jī)制等方面的短板逐漸凸顯。為解決這些問(wèn)題，國(guó)家電網(wǎng)公司提出“一特四大”戰(zhàn)略，建成投運(yùn)“四交五直”9個(gè)特高壓工程，在建“四交六直”10個(gè)特高壓工程，促進(jìn)大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開(kāi)發(fā)，明確“建設(shè)大電網(wǎng)、構(gòu)建大市場(chǎng)”的發(fā)展思路，并加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，助力新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用。
示范工程推廣更有意義
9月18日，河北省張家口市張北縣。一大早，參與“低碳奧運(yùn)院士行”的院士們踏上了國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程的觀景臺(tái)。眼前，成片的光伏板整齊排列，在陽(yáng)光的照耀下熠熠閃光，遠(yuǎn)處的風(fēng)力發(fā)電機(jī)高大挺立，與群山交相呼應(yīng)，宛如風(fēng)車巨人揮舞著手臂，將源源不斷的清潔能源送到千家萬(wàn)戶。
“這是我第三次來(lái)到國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程，每一次來(lái)都會(huì)有新的收獲，這次來(lái)，我如同品嘗了一頓豐盛的能源大餐。”黃其勵(lì)院士感慨道。
為克服新能源隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性等特征，國(guó)家電網(wǎng)公司于2009年6月決定全面啟動(dòng)張北風(fēng)光儲(chǔ)輸師范項(xiàng)目建設(shè)。該工程規(guī)劃總?cè)萘繛轱L(fēng)電50萬(wàn)千瓦、光伏發(fā)電10萬(wàn)千瓦，儲(chǔ)能7萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量12.5億度，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤42萬(wàn)噸，減少二氧化碳排量90萬(wàn)噸。
“目前，示范工程的風(fēng)電和光伏發(fā)電的年利用小時(shí)數(shù)分別達(dá)到了2389小時(shí)、1564小時(shí)。”國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程是世界上規(guī)模最大的風(fēng)光儲(chǔ)輸系統(tǒng)，目前電源總?cè)萘窟_(dá)到57萬(wàn)千瓦，智能變電站變電容量66萬(wàn)千伏安，靜止無(wú)功補(bǔ)償（SVG）容量18萬(wàn)千伏安，主要指標(biāo)處于世界領(lǐng)先水平。
“在河北張家口壩上地區(qū)建成世界第一個(gè)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、智能輸電于一體的新能源綜合示范工程，并通過(guò)深度研究風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電控制運(yùn)行方式和調(diào)度模式，取得了一批原始性的創(chuàng)新成果。為加快解決新能源大規(guī)模并網(wǎng)世界性技術(shù)難題、推動(dòng)新能源領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)了力量?！敝袊?guó)工程院能源與礦業(yè)工程學(xué)部主任彭蘇萍院士這樣評(píng)價(jià)張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程。
據(jù)了解，張家口市風(fēng)能資源可開(kāi)發(fā)量4000萬(wàn)千瓦，太陽(yáng)能資源可開(kāi)發(fā)量3000萬(wàn)千瓦，年平均日照時(shí)數(shù)2898小時(shí)，全年活動(dòng)積溫2448攝氏度。就在4個(gè)月前，5月13日，國(guó)網(wǎng)冀北電力在張家口市發(fā)布《全球能源互聯(lián)網(wǎng)張家口創(chuàng)新示范區(qū)發(fā)展白皮書(shū)》，提出要打造全球能源互聯(lián)網(wǎng)“樣板間”，這實(shí)際上是一個(gè)在單一區(qū)域內(nèi)匯集智能電網(wǎng)、特高壓、清潔能源三大核心要素的綜合性展示平臺(tái)，也是全球能源互聯(lián)網(wǎng)的典型縮影。
一份來(lái)自張家口市的發(fā)展規(guī)劃顯示，到2020年，張家口市清潔能源裝機(jī)將突破2000萬(wàn)千瓦，屆時(shí)55%的電力消費(fèi)將來(lái)自清潔能源，全部城市公共交通、40%的城鎮(zhèn)居民生活用能、50%的商業(yè)及公共建筑用能來(lái)自清潔能源，40%的工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)零碳排放。
2022年，第24屆冬季奧林匹克奧運(yùn)會(huì)將在北京和張家口舉行，新能源的開(kāi)發(fā)利用勢(shì)必會(huì)在很大程度上踐行“綠色奧運(yùn)、低碳奧運(yùn)”的發(fā)展理念。據(jù)了解，2022年冬奧會(huì)配套工程將實(shí)現(xiàn)冬奧專區(qū)電力消費(fèi)100%清潔化，專區(qū)交通運(yùn)輸全部采用清潔能源供能，奧運(yùn)場(chǎng)館和附屬供電設(shè)施將實(shí)現(xiàn)“分鐘級(jí)”自愈。
“示范工程還需不斷總結(jié)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)地、動(dòng)態(tài)地追蹤新能源發(fā)展目標(biāo)。”黃其勵(lì)說(shuō)。
分布式能源值得期待
目前，美國(guó)已發(fā)布《清潔電力計(jì)劃》，將提前退役5400萬(wàn)千瓦煤電；英國(guó)計(jì)劃到2025年關(guān)閉所有燃煤電廠；德國(guó)計(jì)劃在2030年，可再生能源發(fā)電比重達(dá)到50%……可見(jiàn)，構(gòu)建以新能源為主導(dǎo)的能源供應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可。面向未來(lái)，中國(guó)新能源發(fā)展的方向何在？
就開(kāi)發(fā)方式而言，中國(guó)工程院院士韓英鐸認(rèn)為，分布式與集中式發(fā)展同樣重要。當(dāng)今的新能源發(fā)展需要大規(guī)模、集中式輸送，但分布式同樣大有可為，諸如微電網(wǎng)一類的技術(shù)是對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐，也意味著智能電網(wǎng)的延伸。
在世界范圍內(nèi)，兩種開(kāi)發(fā)方式都具有較好的發(fā)展前景，據(jù)了解，預(yù)計(jì)2050年，全球集中式清潔能源發(fā)電量將達(dá)到55萬(wàn)億度，分布式清潔能源發(fā)電量也將達(dá)到11萬(wàn)億度。在資源配置方面，我國(guó)80%以上的風(fēng)能、太陽(yáng)能分布在西部北部地區(qū)，70%以上的用電需求集中在東中部地區(qū)，這便導(dǎo)致了新能源無(wú)法大量就地消納和平衡。目前，我國(guó)電網(wǎng)跨區(qū)輸送能力只有6900萬(wàn)千瓦，僅占水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?6%。因此，我國(guó)亟需加快建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架的大電網(wǎng)，構(gòu)建東、西部特高壓同步電網(wǎng)，從而滿足新能源大規(guī)模發(fā)展的需求。
隨著技術(shù)的發(fā)展，新能源的經(jīng)濟(jì)性也將大幅度提升。據(jù)美國(guó)阿貢實(shí)驗(yàn)室預(yù)計(jì)，未來(lái)5年內(nèi)，儲(chǔ)能電池能量密度有望提升至目前的5倍，成本降低至目前的1/5。
“目前電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，尚不能滿足新能源的開(kāi)發(fā)需求。”在中國(guó)工程院院士楊裕生看來(lái)，未來(lái)電網(wǎng)需要研發(fā)出理想的儲(chǔ)能技術(shù)，具備安全性能強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。
此外，電網(wǎng)安全仍是與會(huì)院士、專家關(guān)注的重點(diǎn)。中國(guó)工程院院士邱愛(ài)慈認(rèn)為，在短期內(nèi)，電網(wǎng)仍然會(huì)圍繞特高壓、智能電網(wǎng)發(fā)展，集中式和分布式相結(jié)合，在這樣的背景下，安全問(wèn)題必須得到充分重視。對(duì)此，國(guó)家電網(wǎng)公司將加快發(fā)展抽水蓄能，建立煤電深度調(diào)峰機(jī)制，增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力，并加快形成特高壓交、直流協(xié)調(diào)發(fā)展、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架，從根本上提升電網(wǎng)安全承載能力。
