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周孝信:能源转型中构建我国新一代电力系统

发表于:2020-08-07 17:33:45    

来源:北极星太阳能光伏网

第十四届(2020)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)展览会暨论坛(SNEC)7日在上海开幕。中国科学院院士、中国电科院名誉院长周孝信先生出席本次论坛并对能源革命转型进行了主题演讲。

专题直播:SNEC第十四届(2020)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)论坛

周孝信:尊敬的各位领导、各位专家,上午好!

非常荣幸能够再次到上海来参加这样一个光伏界的盛会,也是我们国家能源领域的一个盛会。今天给大家汇报的一个题目是能源转型中构建我国新一代电力系统,所谓新一代电力系统是我在十年前提出的三代电网的理念。所以第三代电网就是我现在所说的新一代电力系统,新一代电力系统伴随着能源转型加以构建的。

首先说一下能源革命转型的主要目标,国家2016-2017年公布的《能源生产消费革命战略》,最主要的一个和我们相关的,因为我是电力系统的,多年研究电力系统,对能源非常关注。能源发展目标最重要的两条,一个是能源消费总量,50亿吨标煤,2020年,非化石能源占一次能源消费15%。电力发展人均用量等等都已经实现利,未来我们的目标是什么呢?实际上在2016年-2030年能源生产消费战略里面也提出来了,到2030年能源消费总量是60亿吨,非化石能源占比20%。其中一条是做电力非常关注的,就是非化石能源发电量占全部发电量的比重达到多少?我们要达到50%,现在我们看看50%能不能实现。当然,更长期的2050年非化石能源占比超过一半,现在在制定新的,2021-2035年已经更长远一点的目标。

我们从电力系统来讲哪些指标能够实现关键性作用呢?现在说到新一代电力的主要特征,两方面的特征,一个叫结构模式特征,一个是技术特征。结构模式特征就是四个,可再生能源优先、因地制宜的多元能源结构;集中分布并举、协同可靠的电力生产和供应模式;供需互动、多能互补、节约高效的用能用电的方式;面向全社会的平台型和综合能源电力服务。这是结构模式,大家都在努力往这方面走,未来我们要比较全面的实现这样的结构模式,这就是我们新一代电力系统应该有这样的特征。

衡量新一代电力系统到什么程度有五项指标,前三项基本上是非常非常重要的。一个是非化石能源在一次能源消费中的比重,我们这个比重主要是来自于一次电力,所以我们是非常关注这个。第二非化石能源发电量在发电量中的比重,这个是能源占比提出的指标,2030年达到50%。第三条电能在消费终端中的比重,我们希望不断提高这样的比重来实现比较全面的电气化。第四系统总体能源利用效率,特别在用电的环节能源用电的效率是非常非常关键的,所以我们要提高这个效率,这个效率的提高带来很多能源的节省,减少环境的污染。第五能源电力系统二氧化碳排放总量,我们做电力系统的人应该对全球气侯变化做出贡献,这贡献就体现在二氧化碳的排放量,这是我提出的五项指标。

根据刚才指标实现的成果,新一代电力系统发展的前景怎么样?过去的一年,装机容量煤电占整体的50%,太阳能主要光伏发电占11%,水电占18%。从发电量来看,煤炭去年占58%,太阳能发电占3%,风电加起来少于10%。由此可见,我们的能源转型任务、目标任重道远。看今年的情况,从发电量来看,第一季度我们是负增长百分之六点几。但是从二季度开始,特别是6月份,增长率同比增长6.1%。所以预测今年到底增长多少,大概我看了一下2%-3%,下面的分析全社会用电量年增长2.5%,也许超过这个数,也许比这个数低一些,大概是这个数。今年的情况还不错,不会出现欧美下降很多的情况。总的来说,大概煤电还是占40%,煤电的发电量比也是60%左右,但是我们的风能、太阳能的比例稍微增加了一点。

我们考虑两个情景,一个所谓一手情景,我们国家有个战略的目标,电力发展的战略,还有规划的目标。我们根据这个目标稍微做了调整,进行估算,算下来就是这个表和这个表,2020年、2025、2030、2035、2040、2050年。非化石能源占比在2030年要实现50%,做下来只有44.82%,实现不了。具体的数都在前面,按照我们原来的数字搞非化石能,搞风电太阳能,我们实现不了2030发电量占10%的目标。

看看另外的情景,特别是我们从2021年到十四五期间,十五五期间,我们更加速一点,更快一点,更快的发展。设定的情景是这样的,非化石能源在2014年消费的比重年增长比原来多了,十四五期间增长0.5个百分,改成1.15个百分点,原来是1.15个百分点,改成1.3个百分点。我们前期十四五和十五五期间,我们再快点,在快的基础上算下来,非化石发电量占比51.99%,就是52%,这是很粗的估算,小数点后没有太大的意义,这是估算的情况。所以衷心的希望,一个是国家的政策支持,一个是大家的共同的努力。

把几个关键点的情况说一下,我们看发电量,到2025年的时候,太阳能发电量占总发电量的100%风电占10%,煤电依然占50%,刚才是60%,通过五年的努力,能不能降10个百分点不敢说,只是说我们希望降得更低。到2030年,非化石能源的点亮太阳能发电、生物质发电、风电加起来占29%,水电占16%,核电占7%,右边是煤电占40%,气电8%,左边看太阳能的发电和风电基本持平了。

2035年,能源消费总量、非化石能源占比,人均年用电。2035年年底的装机一共是46亿千瓦,太阳能发电17亿,风电是9亿,两个加起来占57%。右边的发电,太阳能发电占18%,超过了风电,风电占15%,水电占15%,煤电占31%,占三分之一不到一点。这个变化到2035年能不能实现?希望实现。

2050年,绿颜色是太阳能发电,装机占43%,23亿千瓦装机,风电占14%,煤电只有3.8亿千瓦,它主要是调节作用,同时作为备用,只占7%,但是煤电电量占15%。太阳能占16%,风电占21%,加起来47%。

三个坚持和不动摇

第一,坚持能源消费总量控制和非化石能源占比的目标不动摇。保证国家战略规划2020年50亿吨标煤,非化石能源占15%2030年60亿吨标煤,非化石能源占20%目标的实现,对此电力发展的责任重大。

第二,坚持电源结构绿色转型的方向不动摇。非化石能源电力提供90%以上的一次能源中非化石能源份额,是我国实现能源转型的主要支撑。除继续大力发展可再生能电力外,核电也应有适当较快的发展,核电未来的目标大概19%的电量,它有它的一席之地。

第三,坚持满足人民日益增长电能需求的目标不动摇。人民对高品质生活日益增长的追求、网络信息产业的加速发展、化石能源电替代进程的加快等因素对电能需求的更快增长,未来全社会人均用电量和点凝在终端能源消费中比重等指标可能超出之前的预期。

新一代电力系统的关键技术,氢能是我们未来主要的能源之一。给大家看制氢成本,每立方氢大概是1块钱,低于1块钱,这个是非常非常便宜的,国家制氢主要靠煤气。天然气的价格大概是2块钱左右,便宜的时候1.5元,贵的时候2块钱、2.5元,再贵的时候4元,取决于天然气的价格。光伏制氢,3毛钱以下制氢的成本和天然气制氢差不多,3.4毛,这边是2元,每立方米2块钱,天然气也是2块钱,所以太阳能光伏制氢是非常非常有前景的。

大连化学物理研究所主导的一个项目,在科研的基础上做了什么呢?就是千吨级规模的太阳燃料合成工业示范工程,在兰州,今年年底要验收。每小时10兆瓦的光伏可以供两套这样的装置,每方氢耗电4.2kWh,单套装置1000方氢/小时。若光伏电价0.3元/kWh,考虑电解成本与天然气制氢成本持平。若用弃电成本低于0.1元/kWh,成本甚至可以低于煤制氢。

氢和电力关系非常非常紧密,希望成为未来能源非常重要的组成部分,而且解决我们国家石油天然气依赖国外的情况,只需要我们光伏成本降下来,1毛钱的话完全可以代替煤电制氢,变成绿色。二氧化碳是原料,我们现在有很多的人为电厂,一直到2050年人为电厂还是有的,我们把人为电厂的二氧化碳普及起来,和氢气合成,变成太阳能的燃料了,这不是最终的成果,最终的成果我们希望没有二氧化碳。

责任编辑:谢雯

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