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刘振亚:建设我国能源互联网 推进绿色低碳转型【上】

北极星输配电网  来源:中国能源报  作者:刘振亚  2020/7/28 17:24:00  我要投稿  

北极星输配电网讯:核心阅读:化石能源为主的发展方式难以为继,建设以智能电网为基础、特高压电网为关键、清洁能源为根本的我国能源互联网,将全面促进清洁发展,保障能源安全,对我国转变经济发展方式,增强内生发展动能,应对复杂国际形势将发挥重要作用,是一举多得的战略性举措,需要在“十四五”加大力度推进实施。

(来源:中国能源报 id: cnenergy 文丨刘振亚

新世纪以来,化石能源资源和气候环境约束日益趋紧,以绿色低碳为方向的新一轮能源革命正在全球蓬勃兴起。习近平总书记深刻洞察世界能源发展大势,提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略,在2015年9月联合国发展峰会上倡议“构建全球能源互联网,推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求”。习近平总书记关于全球能源互联网的重要讲话,明确满足电力需求总体目标,突出清洁和绿色发展方式,为我们深刻把握能源互联网的本质内涵提供了根本遵循。能源互联网不是现有各类能源系统的组合,而是能源系统发展演进的高级形态。随着化石能源退出历史舞台,以太阳能、风能、水能为代表的清洁能源将成为主导。清洁能源资源丰富,且在时间和空间分布上存在天然不均衡性、随机性、波动性,必须转化为电能,依托互联电力系统大范围配置,才能实现高效开发利用。因此,能源互联网是清洁主导、电为中心、互联互通的现代新型能源体系,是清洁能源大规模开发、大范围配置、高效利用的基础平台,实质就是“智能电网+特高压电网+清洁能源”。

我国能源互联网是全球能源互联网的重要组成,是推动我国能源转型的根本途径。当前,新冠疫情在全球蔓延,国际环境发生深刻变化。面对经济下行压力和复杂国际形势,能源电力行业要在保安全、促发展等方面发挥重要作用。关键要以新发展理念和能源安全新战略为指引,加快我国能源变革转型,推动经济复苏和高质量发展,于危机中育新机、于变局中开新局。“十四五”是我国能源转型的关键期和窗口期,加快建设我国能源互联网,将根本扭转化石能源增长势头,全面促进清洁发展,保障能源安全,对我国转变经济发展方式,增强内生发展动能,应对复杂国际形势将发挥重要作用,是利在当下、惠及长远、一举多得的战略性举措。

绿色低碳转型是世界能源发展大势

当今世界,气候变化、环境污染、资源匮乏、贫困健康等问题日益严峻,严重威胁人类生存与发展。问题的根源,是长期以来人类对化石能源的过度消耗和依赖,加快绿色低碳转型是世界能源发展大势所趋。

这是能源系统升级的发展方向。从薪柴到煤炭、石油、天然气,再到太阳能、风能、水能等清洁能源,能源碳含量逐渐下降,对环境影响逐渐减小,能源系统总体从高碳向低碳发展。面对全球性挑战,能源将朝着更清洁、更友好、更高品质、可持续的方向不断升级。

这是能源技术进步的必然结果。技术进步是能源转型的关键驱动力。蒸汽机、发电机、内燃机、电动机,每一次技术革命都开创了能源发展新的时代,带来能源利用形式的重大变革和效率的大幅提升。随着特高压、智能电网、清洁能源技术的快速发展和广泛应用,将推动人类进入清洁能源时代。

这是破解资源匮乏困局的必由之路。化石能源占全球一次能源消费比重超过80%,按目前开发强度,已探明煤炭和油气储量只能分别开采100多年和50多年。全球清洁能源资源丰富,太阳能、风能、水能理论蕴藏量超过100万亿千瓦,仅开发万分之五就能满足世界各国能源需求。清洁能源将成为解决资源匮乏问题、实现能源永续供应的“巨大宝库”。

这是应对气候环境危机的治本之策。气候变化和环境污染形势很严峻。目前全球地表平均温度已比工业革命前升高1.1℃,按此趋势,到本世纪中叶左右,全球温升将超过2℃安全阈值,导致不可逆转的巨大灾难。工业革命以来,化石能源产生的二氧化碳累计达2.2万亿吨,占温室气体总量的70%以上。必须从源头减少化石能源消费,加快清洁发展,实现能源系统全面“脱碳”,根本解决全球气候环境危机。

这是实现能源经济高效发展的重要途径。技术进步和规模化发展推动清洁能源发电成本快速下降,沙特、阿联酋、智利、葡萄牙等国光伏项目,墨西哥等国风电项目国际中标上网电价已低于0.14元/每千瓦时,而煤电等化石能源受资源与环境因素制约,发电成本将持续升高。预计2025年前,光伏和陆上风电竞争力将全面超过化石能源。推动全球清洁能源大规模开发、大范围配置,将发挥清洁能源互补性强、经济性好的优势,为各国提供充足经济的绿色能源。

总之,从历史规律、技术创新、现实需求等方面看,清洁能源取代化石能源是世界的潮流、时代的呼唤,是不以人的意志为转移的必然趋势。近年来,全球许多国家出台清洁发展和去煤控油政策,加快清洁能源项目投资建设,能源绿色低碳转型呈加速发展态势。比利时、瑞典等10多个国家煤电已全部退出,26个欧盟成员国承诺2020年以后不再新建燃煤电站,荷兰、挪威、英国、法国等国已宣布禁售燃油车时间表。2019年,全球可再生能源装机达到25.3亿千瓦,占总装机比重34.7%,新增装机1.8亿千瓦,占全球新增发电容量的72%;可再生能源投资达到2800亿美元,连续5年超过2500亿美元,是化石能源发电投资的3倍。当前,受疫情影响,化石能源产业遭受严重冲击,这也为能源转型提供了契机。发展清洁能源将成为“后疫情时期”最具效益的绿色投资,为促进各国加快经济转型升级,实现更高质量复苏发挥重要作用。

表1 国家/地区承诺淘汰煤电时间

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破解我国能源发展困局亟需加快变革转型

新世纪以来,我国能源需求持续攀升,已成为世界最大的能源生产国、消费国和碳排放国,能源结构以化石能源为主,资源环境约束趋紧,供需矛盾突显,能源安全、可持续发展面临严峻挑战。

油气受制于人。我国石油、天然气占一次能源消费比重约27%,受资源条件限制,生产与消费缺口持续扩大,对外依存度分别达72%、43%,保障油气安全压力巨大。特别当前逆全球化抬头、油价巨幅震荡、中美摩擦加剧,油气对外依存度过高将对国家安全带来重大挑战。

煤电问题突出。我国煤炭占一次能源消费比重约58%,一半以上用于发电,探明储量只能开采50年。煤电装机超过10.4亿千瓦,占全球的一半,机组平均利用小时数仅4400小时,远低于韩国的6200小时,按5500小时的设计标准,相当于2亿千瓦装机是无效投资,产能明显过剩。2019年以来,我国新投产和在建煤电约1.2亿千瓦,接近欧盟国家现有煤电总和(1.4亿千瓦)。在全球30多个国家都在加快退煤的情况下,我国煤电装机不降反升,面临的压力越来越大。

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图1 2010~2019年我国与全球其他国家净新增煤电装机情况

清洁发展受限。我国清洁能源丰富,但资源与需求逆向分布,发展大容量、远距离、低损耗特高压输电是加快清洁能源开发和大范围配置的必然选择。目前,我国特高压电网建设总体滞后,资源配置能力不足,严重制约清洁能源发展。如清洁能源富集的“三北”地区(东北、西北、华北),外送能力仅6500万千瓦,不到清洁能源装机容量的32%,远不能满足送出需要。

碳减排形势严峻。2019年我国碳排放占全球总量的28%,人均排放比世界平均水平高46%,兑现2030年减排承诺任务非常艰巨。延续当前路径,我国不仅无法实现减排目标,还将面临煤电等基础设施先建后拆、资产搁浅的巨大损失。研究表明,当前每增加1亿千瓦煤电装机,未来将挤压3亿千瓦清洁能源发展空间,到2050年累计增加碳排放150亿吨,相当于2019年我国碳排放的1.5倍,而且煤电机组被迫提前退役还将造成超过3000亿元的资产损失。

总体看,化石能源为主的发展方式是导致我国能源安全和碳排放问题的根源。破解困局,关键要贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念,以统揽全局的思维和勇于变革的魄力,突破传统能源发展路径束缚,深入推进“四个革命、一个合作”能源安全新战略,实现能源体系的根本改变。

建设我国能源互联网是推动能源变革转型的根本途径

建设我国能源互联网是落实习近平总书记关于推进能源安全新战略、构建国内和全球能源互联网等有关要求的重要举措,是新发展理念在能源领域的创新实践,将从能源生产、消费、市场等环节协同发力,转变以煤、油、气为主体的能源格局,打造清洁主导、电为中心、互联互通的新型能源体系,开辟绿色、低碳、可持续的能源发展新道路。

生产环节,以清洁主导转变能源生产方式。我国太阳能、风能、水能技术可开发量分别超过100亿、35亿、6亿千瓦,完全能够满足我国未来能源需求。发挥清洁能源资源优势,加快清洁替代,推动以水、风、光等清洁能源替代化石能源,是实现能源供给革命的必然要求。重点要大力开发西部太阳能发电、“三北”风电、西南水电等大型清洁能源基地,因地制宜发展分布式能源和海上风电,安全高效发展核电,配套建设抽水蓄能和电化学等储能系统,以风光水储协同保障能源供应,打造高质量发展的“绿色引擎”。煤电要严控总量、优化布局、调整定位,加快转型。压减东中部低效煤电,新增全部布局到西部和北部地区,煤电装机在2025年前达峰(11亿千瓦),并逐步压减和退出。煤电功能定位由主体电源逐步转变为调节电源,更好促进清洁能源发展。

消费环节,以电为中心转变能源消费方式。电能是优质高效的二次能源,经济价值相当于等当量煤炭的17.3倍、石油的3.2倍,电能消费占终端能源消费比重每提高一个百分点,能源强度下降3.7%。加快电能替代,推动以电代煤、以电代油、以电代气、以电代柴,形成电能为主的能源消费格局,将大幅提高我国能效水平,降低油气进口依赖度,是实现能源消费革命的根本途径。应在工业、交通、商业、农业、生活等各用能领域全面实施电能替代,提高能源消费品质和效率,让煤油气等资源回归工业原材料属性,创造更大价值。同时,依托充足经济的清洁能源发电,推动电制氢气、甲烷等燃料和原材料,培育绿色循环新型产业,为经济高质量发展提供有力支撑。2035年前,电制燃料和原材料产业实现规模化发展;到2050年,电解水制氢年产量达到6500万吨,电制甲烷年产量达到500亿立方米。

市场环节,以大电网大市场实现能源大范围优化配置。电网既是能源输送的高效载体,也是市场配置的重要平台。基于完全具有自主知识产权的特高压技术创新,我国正在建设世界上电压等级最高、配置能力最强的特高压交直流混合电网,为保障能源安全、推动清洁发展发挥了关键作用。面对更大规模“西电东送、北电南供”需要,亟需加快建设以智能电网为基础、特高压电网为骨干网架的全国能源优化配置平台,形成西部为送端、东部为受端的两大同步电网,全面提高配置能力和安全水平,满足清洁能源大规模接入、输送和消纳需要,根本解决弃水、弃风、弃光和“窝电”等问题。同时,依托大电网加快建设全国统一电力市场,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,更好促进能源跨区跨省交易和经济高效配置。在主要立足国内前提下,加强国际能源合作,积极推动我国与俄罗斯、蒙古、哈萨克斯坦、缅甸、老挝等周边国家电力互联,利用国际资源,丰富能源供应体系,实现开放条件下能源安全。

表2 中国特高压工程列表

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