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源网荷共议能源转型:潜力、代价是什么
2021-09-29 来源:南方能源观察
 近专家指出,能源系统发展必须符合经济发展规律,要实现减排目标,应在供给侧和需求侧同时发力,电网要提升数字化、信息化水平,为“无条件”消纳新能源做准备,而金融领域也应为稳步推进化石燃料替代提供支持。
 
“能源系统必须符合经济发展规律”
 
中国科学院院士、中国电力科学研究院名誉院长周孝信就“双碳”目标下中国能源电力系统发展进行了“情景分析”。分析表明,2035年中国风电及光伏装机容量超过总装机容量的50%,2060年达到总装机容量的86%。预计到2060年,非化石能源发电量占比将超过99%,发电量占总量的69.2%,化石能源实现基本清零。
 
周孝信指出,实现减排目标,关键是要加快电源结构的转变。
 
美国能源经济学会院士、斯坦福大学教授詹姆士·斯维尼(James Sweeney)认为,要实现碳中和,需要构建一个可持续的脱碳能源系统,形成经济、安全、环境相结合的“能源政策三角”。首先,能源系统必须符合经济发展规律,确保能源资源供给可以获利;二是安全,要考虑网络安全、国内国外安全、物理安全,这是基础特征;三是环境,能源系统必须是绿色的、环保的。
 
詹姆士·斯维尼提出了能源系统实现温室气体减排的四大途径:提高能源效率、用更清洁的能源替代化石能源、低碳能源生产和碳捕集与储存。在对能源使用产生的碳排放进行分析后,他认为,中国目前需要着重在加速降低能源的碳强度、提高能源效率这两个主要方面助推脱碳进程。
 
周孝信也对构建新型电力系统给出了五点建议:大力开发利用可再生能源,发展核能、生物质能、地热能等非化石能源综合利用;积极推动煤电灵活性转型;持续推进终端用能的电气化;加强电力电子和储能等关键技术创新;完善能源转型各项政策,坚持市场化改革方向。
 
替代能源是谁
 
中国政策科学研究会研究员唐元认为,目前来看,中国实现碳减排的路径有两条,一是减少二氧化碳排放,二是吸收空气中的二氧化碳。他提出大规模开发西部风光电资源,大力推广应用改性甲醇燃料,在城市建设立体园林生态住房,利用荒山荒地发展油料能源林等。
 
唐元指出:“要在中国西部地区利用风光资源开发建设一批大规模风光发电基地,以绿电替代煤电,形成以可再生能源为主的电力供给格局,这是从根本上扭转中国以煤为主能源供给格局的唯一出路。”
 
针对甲醇燃料的使用,唐元称,在2030年前适当开发一批煤制甲醇项目,为改性甲醇提供稳定甲醇原料供给;2030年后,采取绿电制氢与二氧化碳合成甲醇,构建起中国的碳中和能源供给体系。
 
而中国科学院院士、西安交大教授管晓宏指出,高比例可再生能源接入电网后,目前除了抽水蓄能外,还没有找到大规模的、具有经济性的电储能技术,所以风光的利用仍然存在问题。氢能会在未来扮演重要角色。
 
“要加速构建非传统分布式能源系统,如传统电源+分布式可再生新能源+氢能燃料电池等。”管晓宏说。
 
德国克劳斯塔尔工业大学教授, 德国地球科学与岩土工程院院士侯正猛也认为,氢能是未来发展的必然趋势。同时,他提出了储存可再生能源的另一方向——地下存储。
 
“未来的清洁能源系统中,可再生能源将被转换为其他形式(如电转势能、电转氢和电转热等),并储存到矿井、盐穴、废旧油气田、地热等地下储库中。”
 
他认为,相比地上蓄能,地下存储能够提供大容量和长周期的蓄能潜力,并且安全有效、价格低廉,能节约土地资源,保护生态环境。“大规模地下存储技术以及电能的多元转换(Power to X)将是未来能源界的关键发展领域。”
 
负荷侧有大片待开垦的“宝地”
 
国家电网能源研究院副院长蒋莉萍表示,新型电力系统下,电力系统的生产关系、利益格局将发生变化,需要重新认识、定义需求侧,挖掘其潜在的价值。
 
尖峰负荷持续时间总体呈下降趋势,未来不需要按照100%的最大负荷来考虑。“‘十四五’开始后,部分地区已经开始考虑按照95%、97%的最大负荷去安排装机规模,可以减少在发电装机上的投资。”蒋莉萍说。
 
国家电网能源研究院的初步分析显示,在需求侧实现削减尖峰负荷所需的投资,大约仅为建设调峰电厂和配套电网投资的14%-20%。
 
蒋莉萍认为,未来需求侧资源的利用可以采取两项措施,第一是将需求侧资源纳入电力系统发展规划,降低投资成本;第二是将需求侧资源纳入运行管理,提升系统运行效率。
 
诺贝尔奖得主、美国艺术科学院院士、美国加州大学伯克利分校教授丹尼尔·科曼(Daniel Kammen)举例说:“深圳的电动车投放就是一个很好的案例。2017年,深圳推出了投放电动出租车的计划,目前已经有超过29000辆电动汽车加入了出租车车队,这是一个很好的计划。我们不仅需要在技术上创新,也需要相关的政策和立法的支持,需要全社会力量共同参与。”
 
中国生物多样性保护与绿色发展基金会副理事长周晋峰也表示,在转型过程中,能源供给侧的改变固然重要,但是需求侧同样需要重视,避免能源浪费。“每一个人都需要为减排目标有限地承担起相应的责任。”周晋峰说。
 
电网如何“无条件”接受新能源
 
为了适应以新能源为主体的新型电力系统,电网的组织和运作模式需要转型。中国工程院院士、南方电网公司专家委员会主任委员李立浧表示:“电网连接能源生产和消费,是新型电力系统的核心枢纽。”对于电网如何更好地支持能源绿色转型,李立浧给出了清晰的答案:建设透明电网。
 
李立浧说,实施泛电气化,就要用电力来制氢、制甲醇,代替化石能源,而这就需要实现电力系统的数字化、智能化和透明化。透明是新型电力系统的主要特征,新型电力系统要有“无限大”的功率,“无限多”的能量,依靠功率的动态平衡,能量的动态平衡从内部保证系统安全、稳定、智能运行,外部能够实现“无条件”接受新能源。
 
“未来的数字化和现在的区别,主要在于数字的广度、深度、精度和厚度方面是不一样的。我们电力系统,特别是电网系统,现在对于信息化、数字化这个步伐走得没有其他行业来的步伐大,比如交通行业。”李立浧指出,电网企业的数字化、信息化都需要提升。
 
沉没资产谁来买单
 
要实现能源绿色转型,煤炭需要逐步退出历史舞台。根据世界银行的估算,在可能采取的激进脱碳方案下,2040年之前,中国、印度、印尼、越南、菲律宾和巴基斯坦这六大亚洲主要煤炭消费国预计有总计572GW的燃煤电厂被取代。
 
“就中国国内的情况来看,现在让一些煤电机组退役,会涉及到很多沉没资产问题。有一些煤电机组现在还很年轻,离回本和退役时间还很远,如果现在淘汰的话,成本、损失谁来负担,是摆在面前的难题。”世界银行高级能源专家宋彦勤说。
 
宋彦勤认为,无论从在经济上或者技术上来讲,短时间内完全淘汰煤炭都是难以实现的。尽管可再生能源的成本已经大幅下降,但由可再生能源取代煤炭产能的各种财务成本以及相关的后备产能整合成本等仍然是需要考虑的问题。
 
世界银行数据显示,世界各国要想在2040年实现各自国家的自主贡献(National Determined Contributions)减排目标,还需要9万亿美元的投资额。如果要加速退煤进程,提早实现减排目标,还需要另外增加4万亿美元的投资。
 
据宋彦勤介绍,世界银行目前已与中国开展多项合作来限制煤炭的生产消费,促进清洁能源的发展。在供应侧,世界银行利用其发展政策贷款(DPO)向煤炭大省山西提供政策性长期低息贷款,帮助山西部分高污染、低效率的煤电机组退役,实现现有资产再利用,为受影响的行业工人寻找新的就业机会,缓解退煤对经济社会的影响。
 
在需求侧,世界银行正与东南沿海省份合作,增加本地分布式可再生能源供应,促使绿色交易,并与在浙江的民营企业一起寻求应对国际能源转型的解决方案,避免企业受到国际跨境碳边境税的影响。
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