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杜祥琬:分布式能源是能源发展重要方向 且须跟储能结合起来

作者:王勇 来源:能源杂志 发布时间:2019-12-03 浏览:次
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中国储能网讯:太阳能、风能是不稳定的,具有间歇性的特征,必须跟储能结合起来,而应运而生的储能也在快速发展,从物理储能(抽水蓄能、压缩空气储能),到多种类型的电池所组成的化学储能。获益于材料科学的进步,化学储能技术进步迅速而且成本持续下降。储能不仅可以解决太阳能、风能间歇性的问题,而且能够有力推动电动汽车及小区建设微网。

11月29日,中国工程院院士杜祥琬在能源年会暨第11届中国能源企业高层论坛发表演讲。杜祥琬表示,当化石能源在我国一次能源当中占绝对多数的时候,中国的能源资源禀赋是“富煤缺油少气”是可以理解的,但是现在这样的认识已经跟不上时代发展了。

杜祥琬认为,分布式能源是能源发展的重要方向,分布式能源的技术进步和应用推广将极大改变传统的能源生产和消费方式、消费模式。这不仅是能源、电力的重大变化,而且有助于城乡一体化能源转型。

说到能源资源的禀赋,常常会提及“富煤、缺油、少气”。如果针对的概念是化石能源的话,这个说法并没有错。众所周知,化石能源作用非常大,推动了工业革命,大大提高了劳动生产率。虽然化石能源并不是可再生,但是由于全球的化石能源资源比较丰富,到现在为止全球一次能源消费结构中,化石能源仍然占据主导地位。

一个世纪以前,能源消费实际是以煤炭为主,煤炭占一次能源消费的70%,经过几十年的演变,全球的油气占比已经达到50%以上。中国和全球的差别在于,煤炭的占比至今仍高达近60%,而油气的占比较低,且对外依存度比较高。

从全球能源结构来看,非化石能源,包括可再生能源和核电,占全球一次能源22%,呈现快速稳定增长的趋势,在我国能源结构当中已经占到14.3%。

可再生能源资源基础丰厚

2018年,在全球的一次能源结构中,非化石能源(包括可再生能源和核能)占到了22%,非化石能源在我国能源结构当中也已经占到14.3%。非化石能源之所以能够快速增长,是经济社会可持续发展的一种需求。

工程院在2007年开始做中国可再生能源发展战略研究的时候,当时能源界有一个普遍的认识,非水可再生能源能源在当时仍微不足道,经过研究以后认为,将来一定举足轻重,现在已经能够明显看出这一趋势。

如何支撑非化石能源的增长?第一是自然资源禀赋,第二是技术能力的提高,第三是成本的下降。

我国可再生能源大约有多少?技术可开发的风能资源约为35亿千瓦,技术开发的太阳能光伏资源为22亿千瓦。截至2019年三季度,风能装机1.98亿千瓦,太阳能装机1.9亿亿千瓦,风机和太阳能可开发量都不到十分之一,风能、太阳能的发展还有十多倍的空间。

除此之外,还有非常可观的,水电、地热、生物质、海洋能、太阳能的热利用以及固体废弃物的资源化利用,把这些都考虑进去,我国可再生能源的资源量是足够丰富的。可见,逐步发展可生能源,使其达到高比例是完全可能的。

可再生能源与化石能源不同,其特点是可再生的。太阳只要存在太阳能就仍可开发,开发量的大小又跟技术开发能力有关。比如风能资源,在70-80米的高空,和一百米以上高空的开发量是不一样的,与开发能力息息相关,这一点和其他化石能源比不太一样。

从经济性来看,可再生能源技术开发成本在下降,而且下降比较快。目前,光伏发电成本是8-10美分/kW·h,陆地风电的成本是6美分/kW·h,水电5美分/kW·h,地热发电8美分/kW·h,生物质发电6美分/kW·h,已经进入化石燃料发电的成本区间。

就地发电与电力输送的经济性比较,天津大学和华北电大各自独立的研究得出的结论是:1千瓦时的电力,东部自发电的成本比西电东送的成本低。虽然分布式的个体量并不大,但星罗棋布,总量非常可观。西电东送还是必要的,同时也要考虑到,东部开发可再生能源在经济上是可行的。

太阳能、风能是不稳定的,具有间歇性的特征,必须跟储能结合起来,而应运而生的储能也在快速发展,从物理储能(抽水蓄能、压缩空气储能),到多种类型的电池所组成的化学储能。获益于材料科学的进步,化学储能技术进步迅速而且成本持续下降。储能不仅可以解决太阳能、风能间歇性的问题,而且能够有力推动电动汽车及小区建设微网。

此外,值得强调的是,可再生能源资源的利用,是我国自己可以掌控的,风能、太阳能是在国土资源禀赋上的,我们的开发程度尚不到十分之一,它不依赖于国际地缘政治的变幻,不用考虑对外依存度。可再生能源在国家一次能源结构中占比越多,能源体系的独立性和安全性就越好。

分布式能源——“产消者”

长期以来行业习惯于集中式概念,比如“大电网”,但近些年分布式重要性日益受到人们的重视。为应对气候变化、保证能源安全,风电、光伏、地热、生物质、天然气等均可进行分布式发展,构建“天然气+新能源”为主的发展模式也是可行的。

分布式能源是能源发展的重要方向,分布式能源的技术进步和应用推广将极大改变传统的能源生产和消费方式、消费模式。这不仅是能源、电力的重大变化,而且有助于城乡一体化能源转型。建设低碳能源网络,无论是农村还是城市,都可以建立微网或者局域网,由集中式的大电网互动,也可以独立运行。

分布式低碳能源网络相应推出一个概念,即能源的“产消者”。中国东部是中国能源的主要负荷区,东部、东南部主要是消费区,西边、北边是生产区。如果中东部这一经济高发达的地区,能够把周围的太阳能、风能、生物质能等非化石能源开发出来,东部将不仅是能源的消费者,而且是能源的生产者,即“产消者”,不仅消耗能源,而且能够生产能源。这一改变不仅是能源结构本身的变化,也是空间格局的变革,对于企业以及户用而言同样适用。

产消者依托互联网和现代信息通讯技术,把分布式电源、储能、负荷等分散在电网各类资源聚合,进行协同化运行控制和市场交易,对电网提供辅助服务。如果我国有了高比例的产消者,中国能源局面将会发生革命性的变化。

重新认识资源禀赋

“十九大”目标指出,到2035年生态环境根本好转,美丽中国目标基本实现。PM2.5应显著低于我国国家标准35微克/m3;此外还指出,2050年把我国建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国,PM2.5达到国际标准10微克/m3。

根据巴黎协定的要求,温室气体排放绝对量,我国承诺到2030年碳排放达到峰值,并且逐步下降,2050年达到碳中和的目标。

这对我国能源结构提出来了明确要求,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%,可再生能源达到40%。新增能源由可再生能源满足,进一步由可再生能源替代化石能源的存量,实质性改变能源结构。2050年后和全球一道逐步完成由化石能源向非化石能源的过渡。

我国化石能源“富煤、缺油、少气”的同时,拥有丰富的非化石能源资源,特别是可再生能源资源。逐步建成我国以非化石能源为主的低碳能源体系,其资源基础是丰厚的,这一过程必然需要几十年的功夫,但方向是需要肯定的。

非化石能源的发展,必然带来很多分布式,这对于能源的产业形态也会有很大的改变。重新认识资源禀赋,不仅仅是资源的问题,而是对能源的变革有多方面、战略性、方向性的影响。

由于能源资源禀赋认识的局限性,一些能源负荷很重的地区,长期以来认为“负荷重,资源缺”,却没有认识到身边就有丰富的可再生能源资源可以开发,形成对外来电、外来煤的依赖。

重新认识国家能源资源禀赋,是正确认识本国国情的要素。对于确保国家长远的能源安全,引导能源转型具有方向性、战略性的意义。

原标题:杜祥琬:需要打破资源禀赋认识的局限性

关键字:分布式能源 储能 物理储能

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