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杜祥琬院士:东部城市能源发展需要新思路
地热能网 ( 地热+)   发布日期:2019-06-03    作者:杜祥琬
[摘要]:近年来,全球能源领域正面临新一轮深刻变革,清洁化、低碳化、智能化成为世界能源变革转型的战略方向,我国风、光、水等清洁能源也迈入高速发展的黄金期。 中国
      近年来,全球能源领域正面临新一轮深刻变革,清洁化、低碳化、智能化成为世界能源变革转型的战略方向,我国风、光、水等清洁能源也迈入高速发展的黄金期。

      中国煤炭资源、油气资源、水资源、风资源、太阳能资源等主要集中在西部、北部地区,所以一直以来,中国的能源生产和消费格局是,西气东输,西电东送,北煤南运。

      长期以来,中国工程院院士杜祥琬也一直认可这种事实,但是伴随可再生能源的发展,作为能源转型的主战场,中国城市能源转型已经具备了良好的基础,他开始修正自己的判断。

       5月16日,在由中国工程院、中国电机工程学会和国家能源集团联合主办的2019年清洁电力国际工程科技高端论坛暨国家能源集团清洁能源国际高端论坛上,杜祥琬院士提出了不一样的看法。

      “东部城市的能源发展能不能有一点新的思路?”这是杜祥琬思考的问题,“应该说,是对我自己的一个颠覆或者是修正,因为我长期以来并不是这么想的,我最近想法是,东部的能源要把远方来和身边来的能源相结合,概括起来就是这样一句话,远方来和身边来相结合。”

      这首先需要解决一个问题,就是我国东部地区的新增电力能不能高比例的自给,如果能,靠什么?那就是要发展东部的电源,东部发展自己的电源,而西部发展自己的经济和电力负荷,这样可以缓解中国很有特色的经济发展不平衡、不充分问题,使东部既是电力的消费区,又是电力的生产区。并且以电源的新形态发展,助推电网的新格局,来逐步的改变以外来电为主的格局。

      杜祥琬院士通过资源、技术、经济性三个方面来论证自己的观点,他得出的结论是可行的。

      1 、资源可能性

      在风电方面,在考虑低风速区域资源的潜力下,中东部地区陆上风能资源技术可开发量是8.96亿千瓦,海上风能资源有2.11亿千瓦,合计11亿千瓦。

      在光伏方面,集中式光伏电站可开发的潜力是3.58亿千瓦,分布式光伏装机潜力是5.3亿千瓦,合计将近9亿千瓦。但是,现在中东部地区可再生能源的已开发利用量,仅占可开发资源量的百分之几,不到十分之一。

      在节能提效方面,中东部是先行区,因为这些地区比较发达,比较先进,节能提效应该做的更好。

      在核能方面,中国已经明确以沿海地区发展为主。

      另外生物质也集中在中东部地区,同时提升固体废弃物的能源再利用,工业的余热再利用,以及部分水电资源,都是能源利用形式。

      把这些都算起来,中国东部资源可以说是相当的丰富。

      2 、技术可行性

      从技术可行性来看,光伏和风电等可再生能源技术可行性已经基本解决。这几年发展的很快,技术也在不断的进步,已经说明了这一点。但是光伏和风电都需要储能的配合。储能技术进步也很快,化学储能已经接近抽水蓄能的价格水平。

      储能有多种用途,可以平抑风光的间歇性,可以利用峰谷电价差,可以用于小区的微网,还可以用于电动车。化学储能领域的创新,现在非常的活跃,成本下降的很快。

      火电在东部继续发挥供电基本作用的同时,其调峰技术也不断进步。东部地区比较发达,网络、信息技术、智能化、大数据、云计算等技术迅速发展。东部是我国的优势区,这些为东部地区发展可再生能源提供了技术基础。

      比如东部浙江省嘉兴市,嘉兴能源有光伏、风电、核电等,通过信息平台支撑能源系统整合电力流、信息流、业务流一体化,能源和市政资源整合,做到了大气、污水、环保、管网、冷热都植入智能化的传感器,形成一个智能联动的体系。

      现在薄膜太阳能的技术也发展很快,也开始用于太阳能汽车,还有便携式的设备,以及薄膜太阳能建筑一体化,这个已经有很多例子,已经成为现实。

      所以中东部的电力格局,能不能考虑是集中式的智能化电网,加上分布式的发电为基础的微网网络,把两个结合起来,二者可以双向互动,后者也可以独立运行。那分布式就使得东部可以成为既是电力的消费者,同时又成为电力的生产者。

      比如中东部的光伏和风电就近就地开发和消纳,而沿海的核电、地热、生物质、海洋能也离自己很近,同时发展储能,充分利用现有的火电,既是目前的主力电源同时也逐步的让其承担起新的任务,作为调节电源的定位,而且逐步的强化后面的功能,承担其新的历史使命。

      把分布式电源用大数据连起来就产生了一个概念,叫做VPP,就是虚拟电厂,虚拟电厂用大数据智能化将源、储、调、用形成一个智能大管家。

      浙江长兴已经在筹划当中,就起源于配电网当中的分布式能源大规模的应用。当电源有间歇性的时候,通过储能装置把他们组织起来,形成可控的类似电厂这样一种组织,并且可以处理好跟大电网的互动关系,他是一个原网和储售服的智能大管家,这个概念在国际上也在推广,中国已经有多地开始做。比如上海黄浦区商业建筑就在做自己的电厂。这个是技术可行性已经在落地当中。

      3 、经济可行性

      成本曾经是制约可再生能源发展的最重要因素之一,但是这些年成本不断的下降。从1980年到2013年,风电成本降了90%,2020年将与煤电相当。从2010年到2017年,国际上光伏发电成本从0.36美元每千瓦时,已经降到了0.1美元每千瓦时,下降幅度达到了73%,而且还在进一步的下降。中国也是这样的情况。

      可以说,可再生能源的成本已经进入化石燃料电站的成本区间。当然,海上的风电和光热发电有一点偏高,还要努力降低成本。

      全球能源投资的趋势也说明了往这个方向在走,从煤炭逐步转向可再生能源,以2017年国际能源署给出的数据显示,全球可再生能源投资超出其他能源总和的2倍以上。

      4 、国内外对比

      我一直觉得中国东部就要靠西电东送,这个是中国的国情,后来我就开始想一个问题,德国靠什么,德国没有西电东送,也没有北煤可以南运,日本也是一样的问题,如果他们都是像我原来这样思想的话,他们能源如何转型。

      现在我找到了这样几个数据,德国计划到2025年电力45%来自于可再生能源,2035年要提到55%到60%。目前德国的领土,平均每平方公里的土地上有156千瓦的风电装机,光伏每平方公里土地上有120千瓦的光伏的装机。然而,中国中东部14个省的平均值是这两个数据的11%。我们要比他们现在的水平还有将近十倍的提高空间,而德国现在的水平还要再进一步的增加。

      中国东部可以跟德国比较,东部的可再生能源的资源比德国也不差哪儿去。德国每平方公里风电装机已经是这么多,说明中国的提高空间还是很大的。

      日本也出台了一个能源革新战略,提到四化,即多元化、脱碳化、分散化和数据化,靠什么,一个就是VPP,一个叫做负瓦特,就是节能。

      美国太阳能供电自发电已经达到1000万户,美国是3亿人口,大概就是1亿个家庭,现在1000万个家庭做到了自发电,这样的规模对我们还是很有启发的。

      再看看中国是不是能做到这一点,实际上我们已经开始在落地了。比如浙江湖州,他们有十万屋顶的光伏行动,他们靠着这一点,要在2020年把煤电的比例在电力里面占比降到37%,浙江嘉兴靠着风、光和核,这三个发电量已经占到嘉兴电力的62.5%。这两个市应该说在浙江是具有普遍性,在浙江省这两个市可以做到,那其他的市也应该可以做到,当然了也有一些特殊的地方,比如说上海、苏州,这样一些大的人口密度很高、工业密度也很高的地方,负荷密度很高,我想要有一定的外来电,但是就连上海和苏州他们的自产自用的可再生能源也已经启动。

      随着东部电源的发展,对于西电东送的压力,对于北煤南运的压力会减少,西电东送的增量有可能会出现一个拐点,这一点是非常重要的能源转型的标志,所以说能源转型不光是给能源结构,空间结构,空间的格局,也会有重要的变化。

 
 
 
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