我國能源轉型和革命的核心戰略目標應該是構建清潔低碳安全高效的新一代能源系統以實現最大限度地開發利用可再生能源,最高程度地提高能源利用效率,服務國家兩個100年建成社會主義現代強國的經濟社會發展戰略目標,并為全球氣候變化做出貢獻。11月1日上午,第十屆中國(無錫)國際新能源大會暨展覽會隆重召開,會上,中國科學院院士,中國電科院名譽院長、總工程師周孝信帶來能源轉型與新一代能源系統主題演講。
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以下為會議實錄:
尊敬的各位領導,各位專家,大家上午好。首先應該祝賀這樣一個展會和新能源大會圓滿召開,也感謝組委會讓我來給大家做分享,主要內容很簡單:第一個我國能源發展的現狀、戰略目標和主要指標;第二個新一代能源系統。
發展現狀大家都知道,從資源來說我們是多煤缺油少汽,這個不細說了。消費總量我們總量是最大的,占全球的23%,能源強度也是很高的。消費結構我們是以煤為主,油煤占60.4%,天然氣6.6%,原油占19.4%,非水可再生能源僅占3.4%,這個還是比較低的。
從電力結構來說,去年的情況,裝機總量是17.7億千瓦,煤電占58%,從發電量來說去年用電量是6.3萬億千瓦時,煤電占66%,其他方面,如新能源,水電還比較大占19%,其他的比例就很低了,風電太陽能各占5%和2%。
根據這樣一個能源的生產和消費的情況,習總書記在2014年6月就提出了推動能源四個革命、一個合作和一個戰略思想,特別是在十九大報告進一步提出了能源生產消費革命,構建清潔低碳安全高效的能源體系,為我們國家能源發展改革指明了方向。根據這樣一個國家戰略思想,我們提出我國能源轉型和革命的核心戰略目標應該是構建清潔低碳安全高效的新一代能源系統以實現最大限度地開發利用可再生能源,最高程度地提高能源利用效率,服務國家兩個100年建成社會主義現代強國的經濟社會發展戰略目標,并為全球氣候變化做出貢獻。
剛才周大地主席說了關于碳排放的事和溫度升高的事,我們能源轉型要服務戰略目標的實現。根據十九大之前我們發布的735電力規劃和能源規劃,以及發布的能源生產和消費革命戰略,2016年到2030年,我們可以看到我們能源發展的目標主要有這么幾個,一是能源消費總量2020年要控制在50億個標煤,2030年控在60億標煤,非化石能源的占比在2020年控制在15%,2030年控制在20%這樣一個情況,到了2050年我們希望非化石能源占比超過一半,建成現代的能源體系。
新一代能源系統,什么叫一代能源系統?我們做中科院的一個咨詢項目,提出這個概念。新一代能源系統是以電力為中心,以電網為主干平臺,構筑一次二次能源對生產傳輸使用存儲和轉換裝置,以及它們的信息通訊控制和保護裝置,直接或間接的網絡化物理系統。
它有四個主要的特征,一個是實現可再生能源的優先,因地制宜多元能源結構。第二基層分布,定局,相互協同能源生產和供應的模式,第三就是各類能源綜合利用,互學互動,高效應用模式。第四是面向社會的商業性和用戶服務性。
我們根據有關資料和一些判斷和估計做出來我們國家能源系統抑制能源消費總量的一個變化的趨勢,演化的趨勢從2010年到2050年。可以看到能源消費總量從目前的40幾億噸一直上升到2020年的50億噸,到2030年接近60
億噸,50幾億噸之后緩慢下降。其他曲線一個是煤,一個是油氣一個是非化石能源,大家看到非化石能源占的比重逐步提高,從目前的百分之十幾增加到2050年的50%,煤電消費量是從目前的60%逐步下降,下降到2050年20%。
剛才主要的指標里面有一個非化石能源在一次能源消費層的占比,這個是哪來的?什么地方提供非化石能源?按照我們這個分析認為是非化石能源在一次能源消費中占比,主要來自于一次電力,就可再生能源發電加核電,這個是主要的。
下面這個表里面列了2015年、2016年、2017年我們根據這三年的數據算下來,電量轉化成一次能源,算下來就是和實際非化石能源消費占比就差一個百分點左右,也就是90%以上的非化石能源來自于可再生能源的電力和核電等等。因此我們就根據這樣一個目標我們做了進一步的一些分析和演算和估算,主要是四個指標,一個是關于未來,根據我們國家發展的目標、未來電力的裝機和發電到底是多少,這個是我們做一個很簡單的估算,有一個很簡單的模型,這是第一個。
第二個能源系統,能源利用效率的估算,剛才講能源轉型要提高能源利用效率,這個效率是怎么算的?我們有一個算法。這個是能源系統的效率,而不是我們現在用的能源消費總量和經濟量的比較。能源強度的概念,是能源真正的效率是多少。
第三,全國能源系統的二氧化碳排放量,也做一個估算。因為我們講能源轉型,以電力為中心,這個二氧化碳的排放是必須考慮的。
第四個就是終端消費里面電能占多大的比重,這個我們認為也是非常重要
的指標,隨著能源轉型的實現,隨著可再生能源比重的提高,終端消費中,電能比重是逐步增加的,而且隨著節能,特別是用戶節能措施實施,我們可以大幅度提高它的比重。
這個就是二氧化碳排放,綠顏色曲線是多少一噸,我們看到2025年到2030年這個期間是達到一個峰值。這個是能源系統的效率、演化的情況。紅顏色的曲線看到,從目前的30%左右提高,2050年可以到47%、48%,這個效率主要來自于哪里呢?綠顏色的曲線來自于我們可再生能源比重的增加,自然就會提高能源利用效率。項目劑量的劑差,是用戶的節能措施和經濟結構的轉型,結構的變化和采取節能措施以后,這個潛力是最大的。
2020年非化石能源占比15%,人均用電5000度每年。2030年的電源條件能源消費總量60億噸,非化石占比22%,國家規劃提出是20%,人均用電6250度,規劃提的是6000度,我們提的6250度。20250能源消費總量55億噸,非化石能源占比50%,人均用電量按9000度來算。
2050年非化石能源發電裝機占84%,發電量占比78%,扣除核電11%,剩下的那就是可再生能源占67%,這個比例應該說還是很高的,能不能實現,大家得努力。這個是剛才說的電參數演化的情況,這個就不細說了。
這些目標怎么實現?我們設想了六條關鍵路徑:
第一就是積極推進電源結構清潔轉型,構建新一代電力系統。所謂新一帶電力系統,沒有電源結構的清潔轉型,或者說可再生能源很高的比例,就不是新一代電力系統。你輸電網絡做的再好,各種通信、控制、智能化做的再好也不是新一代。第一條我認為是最根本的。
第二構建遠端激勵和終端消費綜合能源系統,這就是提高能源利用效率。
第三加速推進各類儲能技術研發應用和產業化。要想實現第一條清潔轉型沒有儲能技術的配合是不可能實現的。
第四個加快輸配電技術的研發,建設新型電能和綜合能源參數,就是輸電網絡的改進。
第五個構建網絡信息技術深度融合的互聯網,研發應用新一代人工智能技術,就是新技術的應用。
第六個建立以電力市場為中心的全國統一能源電力市場,推動能源電力服務商業模式的創新。
我們在八年前就提出了電網從世界來看,它是分為三代的,現在是150年的進程,前100年是第一代和第二代,現在是新世紀開始到2025年,所謂第三代可再生能源和清潔能源發電為主,當年提的60%。
主干電網與局域網和配網、微網要結合,這個就是我們現在對電網進一步發展的看法,應該是這樣。接下來是可持續發展的,第二代大機組超高壓,這個模式主要是高度依賴化石能源,所以我認為是不可持續的模式。
所謂新一代電力系統從技術上來說特征一個是高比例可再生能源,第二高比例電力電子裝備,第三個多能互補的綜合能源系統,第四個信息物理融合的智慧能源電力系統。講綜合能源系統源端和消費端都應該做綜合能源,源端包括西部的能源基地,將來西部能源基地除了發電以外,要動送,要加強本地的消納,要加強本地的多能互補,包括風能、光能、水電本身的互補。
另外一個除了發電以外,還有開發,把這個電變成其他的能源形勢,用電來制氫,來制甲烷等等,變成可移動的能源形勢,供全國來使用。終端消費能源系統這個大家談的很多,各類用戶的區域綜合能源系統和清潔能源的危亡,將來會有很多這方面的內容。
這個是儲能,儲能確實非常重要,沒有儲能就沒有未來新一代電力系統,也就沒有國家能源轉型目標的實現,這個要求儲能電池,最近發展很快,目標還是一個高效、長壽命、低成本這樣的要求,包括太陽能熱發電等等。
關鍵技術,剛才講的是六條路徑,一個高效、低成本、太陽能風能發電技術,這個就包括剛才院士介紹的原材料的發展,要高效,同時要低成本,也包括各種各樣的工藝提高和產品質量的提高等等。
第二條是高效低成本長壽命的儲能技術,這個非常重要,目前發展勢頭很好。
第三條高可靠性、電力電子技術,這個就是儲能系統入網,以及大規模新能源的輸送都要用到直流輸電等等,都要用到電力電子,這個是我們期待新一代電力電子材料和元器件的發展,來進一步提高效率,提高可靠性等等。
還有一個新核輸電和超導綜合輸能技術這個也是一個輸能,輸電的一個未來的發展。第五就是安全高效低成本,氫能生產儲能和應約技術,氫能社會上也都很熱,各種類型的能源他們都希望往氫能方向走。我們做電的也應該這里面去發揮它的作用,比如說我們西部我們現在有棄風,棄光可以直接拿來支撐。即便未來棄風、棄光已經限制到很小的比例,我們甚至可以專門開發這樣太陽能直接拿來,這些作用一個將來高頻率可再生能源的一個保證措施,你一旦有什么我這個用氫可以做一個補充,來提高它的供能供電的可靠性,這個是未來考慮的一個問題。
再就是能源互聯網新和新一代人工智能技術。2018年鋰電池技術進步和成本不斷下降,首次主促進循環5000次系統成本依靠5每瓦時給商業化應用的拐點,下一步將可能實現等等,更進一步的目標。這個在最近一些工程里面,希望能夠得到國家能源局的支持,做個示范工程,他提到的指標基本上就是上面這個指標。
這個就是剛才講的超導輸能,超導輸電這個我們大家都知道,超到輸能這些,過去美國人提的概念,輸電加輸氫,輸氫用氫的冷卻溫度來冷卻超導體,低溫超導。現在咱們專家提出輸電可以和輸液態的天然氣結合,超導還是拿來輸電,冷卻類超導是用液化天然氣的問題,可以110度K這個溫度是可以實現的,現在正在做實驗。這樣成功的話,將來我們西電東輸,西能東輸也可有一種新的方法。這個就是剛才講的氫能,這個不細說了,大家都很關心,它當然也是一種二次能源,它的生產儲存和應用各方面都有很大的進展,但是也遇到一些關鍵的技術問題需要進一步突破。
能源互聯網,我們將來要實現新一代能源系統離不開能源互聯網的發展,實際上這個能源互聯網是智能電網進一步的發展,我們看是信息技術與物理電網高度集成的一種智能電力系統,變成智能電網,變成智能互聯網呢?它就是一個互聯網思維和概念和技術與能源的生產傳輸,存儲消費以及能源市場深度融合的智能能源系統。今天大家提到物聯網,什么叫能源物聯網?我的理解是這樣,物聯網首先是實現萬物互聯,就是右邊這個IOT,是基于互聯網傳輸電信網等信息載體實現所有能夠被獨立尋址普通物理對象之間,互聯互通實現這個。在這個基礎上通過全面的感知,通過可靠傳輸最后做處理,來實現智能化。所以我那個公式就是,能源物聯網等于能源互聯網加上能源系統的萬物互聯,加數據驅動的智能化,這個對不對不知道,這是我個人歸納的,現在有的很不清楚,根莖是什么很不清晰,但是我這樣一說是不是可以清晰一點。
安全高效的新一代能源系統,實現能源轉型,應該是實現能源革命第一步,是我國新能源革命戰斗目標,也是一個首要的第一步的目標。可再生能源為主的多元能源結構,安全可靠的能源生產供應模式,供需互動的高效用能模式,面向全社會的平臺性、商業服務性,是新一代能源系統的四個主要特征。
還有六項指標,一個是一次能源消費總量,非化石能源在一次能源消費中的占比,非化石能源在全社會電能中的比重等等六項指標不斷改進與優化是建設新一代能源系統的主要指標。
關鍵路徑,推動電力系統向低碳可再生能源轉型構建新一代能源系統等六項舉措是實現新一代能源系統的關鍵路徑。
重點研發高效低成本太陽能風能發電技術等等六類關鍵技術,將對未來能源電力各環節的發展形態、系統整體效率、運行控制和運營模式,帶來全局性影響。
能源互聯網是在智能電網基礎上,互聯網思維理念和技術與能源生產、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源系統,首先是一個能源系統和能源產業發展的新業態,也是一種產業發展新業態,是新一代能源系統重要發展方向,界定的能源互聯網在能源系統的地位和作用,這就是我們一條結論。
謝謝大家,請大家批評指正。
(一起光伏APP根據現場速記發布,未經嘉賓審閱)
(審核編輯: Doris)
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