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      助力實現“雙碳”目標,多位院士出謀劃策—— 讓清潔低碳能源“風光無限” (科技創新助力“雙碳”①)

      類別:行業新聞 發布時間:2021-09-13 瀏覽人數:0     分享


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      山東榮成北部海灣附近,風力發電機組在運轉發電
      人民視覺

      習近平總書記在中央財經委員會第九次會議上強調,要構建清潔低碳安全高效的能源體系,控制化石能源總量,著力提高利用效能,實施可再生能源替代行動,深化電力體制改革,構建以新能源為主體的新型電力系統。

      我國提出爭取在2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的目標,為全球應對氣候變化作出積極貢獻。發展清潔能源是助力實現碳達峰、碳中和目標的有效途徑。我們應該如何打造清潔低碳安全高效的能源體系?怎樣構建以新能源為主體的新型電力系統?前不久,在中國國際文化交流中心國際能源經濟研究院組織召開的學術會議上,多位院士專家積極建言。

      “雙碳”目標推動構建清潔低碳安全高效的能源體系,會使我們的能源更健康、更安全、更高質量

      專家們認為,做出“雙碳”目標的承諾,是我國經濟社會發展中的一件大事,意味著能源的轉型進入新階段。在推進能源結構調整、發展清潔能源的過程中,必須堅持全國一盤棋,提升系統的整體性和協同性,這包括統籌各種能源品種,優化整體的開發布局,以及同步推進碳減排、非化石能源的替代和能源戰略儲備。

      中國工程院院士、國家能源委員會專家咨詢委員會副主任杜祥琬認為,我們要減少碳排放,同時能源不僅要保供,而且要有合理的增長。低碳不是要減能源,而是讓人均能耗的增長達到高質量發展階段。低碳轉型和保障能源安全并行不悖。能源安全很重要的一點是供需安全,要以科學供給滿足合理需求。目前我國的能源供給,一方面是化石能源供給,另一方面要逐步倚重非化石能源供給。我國的太陽能、風能、可再生能源的資源目前開發了不到1/10,可再生能源資源的利用是我國自主可控的,這有助于提升能源體系的安全性。我們要認識到,豐富的非化石能源資源同樣也是我國能源資源稟賦的重要組成部分。重新認識我國的能源資源稟賦,對于確保國家長遠的能源安全、引導能源轉型具有方向性、戰略性的意義。碳達峰、碳中和目標推動能源轉型,會使我們的能源更健康、更安全、更高質量。

      截至2020年底,我國風電、光伏發電裝機達到約5.3億千瓦,占總裝機容量的24%。未來新能源仍將保持快速發展勢頭,預計2030年風電和太陽能發電裝機達到12億千瓦以上,規模超過煤電,成為裝機主體;到2060年前,新能源發電量占比有望超過50%,成為電量主體。

      杜祥琬指出,我國電力負荷主要在東部地區,要滿足東部電力消費需求,應采用“身邊取和遠方來”相結合的方式開發可再生能源資源。“身邊取”指在東部地區就近開發。與傳統化石能源相比,我國東部擁有豐富的風、光資源,可首先考慮通過分布式光伏、海上風電、生物質能、垃圾發電等方式實現就近發電和消納;“遠方來”是指通過在西部開發光伏、風電、水電,利用西電東送為東部電力需求提供補充。

      中國國際文化交流中心國際能源經濟研究院院長楊良松認為,隨著“碳中和、碳達峰”工作的推進,清潔能源產業將是未來我國能源產業的主要發展方向。我國西北地區在光照時間、風力條件方面,西南地區在水力資源方面擁有得天獨厚的優勢,非常適合集中開發光伏、風電、水電等清潔能源產業。從整個國家未來的能源戰略來看,東部地區用電需求采取“身邊取”和“遠方來”并舉,是一個較為科學的方式。

      中國工程院院士、國家能源委員會專家咨詢委員會委員彭蘇萍指出,能源系統是系統性工程。當前,我國高碳能源比較多,今后解決的就是清潔、低碳的應對問題。未來十年,應當是傳統能源和新能源、氫能等融合發展。在構建清潔能源體系過程中,清潔能源持續快速增長是基礎,科學消納和利用是前提,發展儲能是重點,完善體制機制是保障。

      隨著未來風、光等可再生能源發電占比越來越高,迫切需要發展以新能源為主體的新型電力系統

      數據顯示,當前我國能源行業碳排放占全國總量的80%以上,電力行業碳排放在能源行業中的占比超過40%。據測算,到2060年,我國直接電力消費占整體能源消費的70%,加上間接電力消費,這個比例將達到90%。實現“雙碳”目標,能源是主戰場,電力是主力軍,大力發展風能、太陽能等新能源是關鍵。構建以新能源為主體的新型電力系統有助于確保碳達峰、碳中和目標實現。

      核電、水電、風電、光伏等清潔能源,主要通過電網傳遞到終端用戶。杜祥琬認為,未來以新能源為主體的能源轉型涉及能源系統整體,電網對于整個清潔能源的消納將發揮關鍵作用。因此,風、光電裝機大幅增加的同時,能否輸出高質量、又滿足供需平衡的電力,是亟待解決的問題。光伏和風電的發展顛覆了過去我國能源資源稟賦不足的發展劣勢,傳統電力系統發展的稟賦依據正在發生巨大變化,新型電力系統規劃要順應時代發展趨勢。

      中國工程院院士、全球能源互聯網研究院院長湯廣福說,從能源供給側看,未來接近70%的能源將由可再生能源替代,其中水能、核能、風能、太陽能等清潔能源,又都必須轉化為電能才能加以利用。從能源需求側看,大約70%的用能場景將會是電力消費,例如交通行業的電動車。因此,電力系統在能源轉型中將起到核心作用。考慮到我國石油和天然氣的對外依存度,以及我們所面臨的能源國際環境,必須大力發揮電力系統在能源轉型中的核心作用。現行電力系統是以穩定的火力發電為主導,我國可再生能源資源稟賦較好,適合大力發展以光伏、風電為主導的清潔能源體系。隨著未來風、光等可再生能源發電占比越來越高,我們迫切需要發展以新能源為主體的新型電力系統。

      中國工程院院士、中國南方電網公司專家委員會主任委員李立浧認為,新型電力系統設計需要適應風、光等可再生能源資源分散,具有隨機性、間歇性等特點。未來我國風、光電裝機容量非常龐大,電力系統將會發生根本性的變化。構建以新能源為主體的新型電力系統,需要充分考慮新能源這些特性。

      新型電力系統建設可選擇什么樣的技術路徑?湯廣福認為,以光伏、風電為代表的清潔能源發電的重要特點是具有波動性和間歇性,要想大力發展清潔低碳能源,新型電力系統需要適應高比例清潔能源發電的特性和要求,技術上必須突出柔性化和靈活性。一方面,我國未來的能源體系以清潔能源為主體,具備靈活調節能力的煤電和氣電是補償風電、光伏間歇性的重要手段,靈活的發電方式必然需要靈活的電力系統作為支撐;另一方面,電力系統的柔性化是指推動以柔性直流為代表的柔性輸電方式廣泛應用。與傳統方式相比,柔性直流技術就像一個完全可控的水泵,能夠精準控制水流的方向、速度和流量。通過對電力系統的柔性化改造,使得調控更加靈活,確保電網安全穩定運行,更適合清潔能源大規模接入。

      以國家戰略科技力量支撐清潔能源發展,鼓勵老百姓養成符合“雙碳”目標的生活方式

      當前,清潔能源的發電裝機進入快速發展期。與此同時,電力電子技術、數字技術和儲能技術等正推動傳統電力系統向高度數字化、清潔化、智能化的方向演進。

      目前,儲能被認為是解決新能源發電不穩定問題的重要工具和關鍵支撐。中國工程院院士、清華大學教授韓英鐸認為,大規模儲能技術發展將根本性改變傳統電力系統即發即用的特性。目前電能存儲成本高,使用壽命短,可考慮將儲電轉化為儲熱、儲冷,具有更高經濟性,以此支撐新型電力系統建設產生社會效益。大功率電力電子技術解決了特高壓柔性直流遠送問題,柔性直流配網發展更有利于風、光電并網消納,大大增強了設備可靠性和運行安全性。

      湯廣福認為,新型電力系統需要緩解大規模儲能需求。由于技術和成本等原因,目前化學儲能尚無法滿足大規模電網級儲能需求。新型電力系統需采用柔性輸電等技術,將數百公里乃至上千公里的風電、光伏、水電等通過柔性直流輸電聯通起來,實現風、光、水發電時空互補和電網間接儲能作用,實現電能的穩定輸出。未來,氫能也有望成為新型電力系統重要支撐性技術。新型電力系統需要發展儲能,不僅可以解決電網削峰填谷問題,還可以實現跨季節超長時間儲能。

      湯廣福也指出,實現碳達峰、碳中和目標,構筑高質量清潔低碳安全高效可持續的能源體系,構建以新能源為主體的新型電力系統,需要全社會廣泛參與。一方面要以國家戰略科技力量支撐清潔能源發展,另一方面要鼓勵老百姓參與進來,逐步養成符合“雙碳”目標的生活方式。例如,人們未來用手機就可以看到家里一年用了多少化石能源電力,用了多少清潔能源電力。要大力宣傳能源轉型意義,普及新能源知識,讓人們接受并積極支持使用清潔低碳能源。

      來源:《人民日報》( 2021年09月13日  第 19 版)






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