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“雙碳”目標(biāo)下我國(guó)電力系統(tǒng)清潔轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑
日期:2022-12-29   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:yutianyang_tsj 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
2022碳達(dá)峰碳中和論壇暨深圳國(guó)際低碳城論壇近日在深圳國(guó)際低碳城正式拉開帷幕。中國(guó)工程院院士、第二十屆中央委員會(huì)候補(bǔ)委員、電力系統(tǒng)電力電子技術(shù)專家湯廣福發(fā)表了電力系統(tǒng)相關(guān)主題演講。以下為演講全文。

一、我國(guó)能源發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

從能源的總體情況來(lái)看,2021年我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量均居世界首位。能源整體對(duì)外依存度達(dá)20%。2021年我國(guó)原油對(duì)外依存度達(dá)到72%。天然氣對(duì)外依存度超過(guò)44%。能源對(duì)外依存度在不斷攀升。

在能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中,非化石能源消費(fèi)僅占比16.6%,總的占比偏低。

近年來(lái)以光伏為代表的可再生能源增長(zhǎng)數(shù)占比較低,目前風(fēng)電光伏的發(fā)電量占比只有7.2%,至于歐洲,像英國(guó)、德國(guó)發(fā)電量占比30%到40%,我們發(fā)展的差距還是比較大。

從世界范圍來(lái)看,發(fā)達(dá)國(guó)家能源已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從化石能源到石油天然氣轉(zhuǎn)變,正在向可再生能源加速對(duì)接。而我國(guó)的能源現(xiàn)在仍然以煤炭銷售為主,可再生能源占比只有11.1%。

與此同時(shí),還要把2020年百億噸的二氧化碳排放大幅度的降低,直到2060年實(shí)現(xiàn)近零排放。完成這個(gè)目標(biāo),明年生產(chǎn)側(cè)須大力發(fā)展清潔能源,推動(dòng)清潔化轉(zhuǎn)型,構(gòu)建新型電力手段實(shí)現(xiàn)能源傳輸?shù)娜诵曰?,在能源消費(fèi)層面通過(guò)數(shù)字賦能等措施實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)的高效化。

碳中和目標(biāo)下能源結(jié)構(gòu)中化石能源占比80%以上,轉(zhuǎn)變?yōu)榉腔茉凑急瘸^(guò)80%以上。

電力系統(tǒng)在明年轉(zhuǎn)型中起決定性的作用,但電力系統(tǒng)在運(yùn)行的安全性、容量的充裕性和系統(tǒng)韌性等傳統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上面臨著大規(guī)模極端氣候帶來(lái)的新挑戰(zhàn),對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)安全帶來(lái)威脅。

澳洲、英國(guó)、美國(guó)幾次大停電均是如此,為此我們要把握好轉(zhuǎn)型的節(jié)奏,重新審視煤電、水電和天然氣各類發(fā)電資源定位和基礎(chǔ)支撐作用。

二、電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑

電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑包括三個(gè)階段,在轉(zhuǎn)型期,新能源裝機(jī)規(guī)模占據(jù)主要地位,靈活性電源和需求穩(wěn)步提升,在形成期,新能源電量占比躍居首位,成熟期風(fēng)光發(fā)電量占比提升60%,新能源成為電力、電量、責(zé)任主體。

在能源清潔生產(chǎn)方面,2020年我國(guó)火電發(fā)電量占比71.2%,在發(fā)揮火電基礎(chǔ)作用的同時(shí),充分提升清潔化和靈活性的調(diào)整能力。

大規(guī)模發(fā)展風(fēng)光發(fā)電,預(yù)計(jì)到2035年風(fēng)光裝機(jī)總量占比為52.5%,2060年裝機(jī)占72.5%。風(fēng)光裝機(jī)到2030年會(huì)超過(guò)火電,成為第一大裝機(jī)主體,風(fēng)光發(fā)電量到2040年超越火電,成為第一大電量的主體。

非化石能源電量到2030年占46%,2060年占比94%,這就是我們的目標(biāo)?;痣?030年達(dá)峰11.8億千瓦,其中煤電2030年達(dá)到峰值13.7億千瓦,然后是快速下降通道。

氣電2040年達(dá)到峰值約3億千瓦,所以水電在2040年基本開發(fā)完畢,之后有5億千瓦左右,主要是經(jīng)濟(jì),開發(fā)量可能不到5億。水電2050年達(dá)峰約2.3億千瓦,我們將穩(wěn)步推進(jìn)2060年可以增值4億千瓦以上。

當(dāng)前我國(guó)靈活電以儲(chǔ)電和燃?xì)鉃橹?,占比不?%,難以支持新一年的銷量。因此需要大力發(fā)展燃?xì)夂蛢?chǔ)電發(fā)展,預(yù)計(jì)2030年儲(chǔ)電的裝機(jī)將超過(guò)1.2億千瓦,2060年各種機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)差距比較大,預(yù)測(cè)可能超6億到8億千瓦,成為重要的融合電源。

與此同時(shí)還要研制具有靈活調(diào)整能力的火電機(jī)組,到2060年7億千瓦裝機(jī)的火電大部分轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活電源,同時(shí)還有儲(chǔ)能和氫能結(jié)合,使電源容量達(dá)到20億千瓦以上,可以有效支撐到2060年風(fēng)電光伏裝機(jī)大約50億千瓦左右,這些能保證銷量。

需要突破的關(guān)鍵技術(shù)有:

一是開展風(fēng)電廠,開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究及示范,實(shí)現(xiàn)分機(jī)電漿系統(tǒng),超長(zhǎng)葉片等卡脖子組件和材料的自主化,為風(fēng)能規(guī)?;_發(fā)提供支撐。

二是開發(fā)變革性發(fā)電技術(shù)。預(yù)測(cè)光伏效率提高1個(gè)點(diǎn),到2030年,全國(guó)30%采用提升的光伏效益達(dá)到1000億,實(shí)現(xiàn)30%的高效制備是推動(dòng)變革性技術(shù)光伏的規(guī)?;瘧?yīng)用,促進(jìn)了清潔化發(fā)展。

還要攻克煤炭高效靈活發(fā)電技術(shù),實(shí)現(xiàn)煤炭發(fā)電調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)速度與燃?xì)獍l(fā)電相當(dāng)。支撐煤炭從多地保供向安全低碳高效靈活電能轉(zhuǎn)變,關(guān)鍵突破碳捕集利用分析技術(shù),實(shí)現(xiàn)低能耗二氧化碳捕集分層技術(shù)開發(fā)和2060年碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供兜底保障。

在電力能源的傳輸方面,到2030年清潔能源必須加強(qiáng)調(diào)節(jié)能力,保障新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。2060年我國(guó)電網(wǎng)將以新能源電源為主,接入屏幕相對(duì)固定的交流電時(shí)需要大量電力電子技術(shù),因此必須增強(qiáng)電網(wǎng)電平特性??鐓^(qū)輸電容量在2030年、2060年分別達(dá)到2.7億到6億千瓦,2060年西北跨區(qū)要素直流規(guī)模為當(dāng)前的2.5倍以上,西電東送在相當(dāng)時(shí)間內(nèi)要持續(xù)增加。

2060年用電需求達(dá)到9.4萬(wàn)億千瓦時(shí),海上的風(fēng)電、分布式光伏發(fā)電仍然不滿足本地的電力需求,西電東送在一段時(shí)間后達(dá)到高點(diǎn)。跨省電力呈現(xiàn)出增大趨勢(shì),2040年以后趨于平穩(wěn)。

2030年前混合大電網(wǎng)為主,局部電網(wǎng)仍分區(qū),2040年以多端直流,多輪互補(bǔ),基本是明確的,2060年多個(gè)區(qū)域同步電網(wǎng),多個(gè)分區(qū)電網(wǎng)通過(guò)直流互連,重點(diǎn)突破的關(guān)鍵技術(shù)研究新型電力系統(tǒng)形態(tài),有效提升50%以上,新能源從10%增加到50%。

攻克西電東送特高壓關(guān)鍵技術(shù),支持特高壓直流的有效發(fā)展。突破柔性運(yùn)電裝備關(guān)鍵技術(shù),大幅提升系統(tǒng)的柔性能力。另外要突破關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的規(guī)?;娏鞔鎯?chǔ),滿足新型電力系統(tǒng),消納可再生能源需要。

在電力能源供需方面,通過(guò)電力系統(tǒng)的數(shù)字智能使消費(fèi)側(cè)靈活參與電網(wǎng)互動(dòng)。電源占核心地位。占比由當(dāng)年的27%提升到79%,設(shè)備量達(dá)到15.7萬(wàn)億千瓦時(shí),這是2020年,分布式電源提高,聚合發(fā)展,需求響應(yīng)在2060年達(dá)15%,這是非常大的資源。

電力社會(huì)用電量2030年到2050年約3.5%到11.5%,2030年最大負(fù)荷要達(dá)到3.3%,相對(duì)值很小,但絕對(duì)值很大。數(shù)據(jù)裝機(jī)在2030年占社會(huì)用電量25%,東輸西送,緩解資源保障,2030年各類主體廣泛參與市場(chǎng),2050年以分散資源聚合平臺(tái)參與電力市場(chǎng)。

突破打造電熱氫氣技術(shù),實(shí)現(xiàn)多類型能源之間互聯(lián)互通,構(gòu)建覆蓋產(chǎn)輸儲(chǔ)應(yīng)全鏈條能源互聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平均能源降低20%以上。

突破人車樁網(wǎng)協(xié)同互動(dòng)技術(shù),構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ),形成互動(dòng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)資源、規(guī)?;槿?、有序充電等等。要突破地理信息CPS以及數(shù)據(jù)虛擬技術(shù),實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)與物理閉環(huán)的感知分析控制,打造安全共享共贏的能源數(shù)字化應(yīng)用生態(tài)。

三、小結(jié)

實(shí)現(xiàn)目標(biāo),能源是主戰(zhàn)場(chǎng),電力是主力軍。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng),是實(shí)現(xiàn)能源清潔轉(zhuǎn)型的重要手段,電力電源清潔化是推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的內(nèi)在動(dòng)力,電力系統(tǒng)柔性化要求我們轉(zhuǎn)變電力系統(tǒng)傳統(tǒng)發(fā)展方式,結(jié)合新能源的規(guī)劃重塑電力系統(tǒng)形態(tài)。

電力系統(tǒng)數(shù)字化是升級(jí)電力系統(tǒng)的必要手段,實(shí)現(xiàn)數(shù)字賦能。電力電子化是重構(gòu)電力系統(tǒng)的必然結(jié)果。針對(duì)新型電力系統(tǒng)發(fā)展需求,聚焦電力領(lǐng)域迫切需要攻關(guān)的堡壘布局,需要在能源清潔生產(chǎn)、能源傳輸、能源供需互動(dòng)三個(gè)方面開展重點(diǎn)技術(shù)布局,開展長(zhǎng)期系統(tǒng)性的攻關(guān)。

在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)煤炭仍是我國(guó)主導(dǎo)資源,一定要保障能源安全前提下,實(shí)現(xiàn)清潔能源對(duì)化石能源有效轉(zhuǎn)型。推動(dòng)能源體系從高耗向低碳轉(zhuǎn)型,在能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中無(wú)論是現(xiàn)有技術(shù)的升級(jí)替代還是技術(shù)研發(fā)都會(huì)面臨一系列重大挑戰(zhàn),因此必須通過(guò)雙碳行動(dòng)打造國(guó)家戰(zhàn)略科技力量,集中優(yōu)勢(shì)資源,開展有組織的科研,支撐構(gòu)建清潔低碳安全高效的新型能源體系。

原標(biāo)題:“雙碳”目標(biāo)下我國(guó)電力系統(tǒng)清潔轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑
 
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