中國儲能網訊：3月15日下午，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席、中央財經委員會主任習近平主持召開中央財經委員會第九次會議，研究促進平臺經濟健康發(fā)展問題和實現碳達峰、碳中和的基本思路和主要舉措。
習近平在會上強調，實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統(tǒng)性變革，要把碳達峰、碳中和納入生態(tài)文明建設整體布局，拿出抓鐵有痕的勁頭，如期實現2030年前碳達峰、2060年前碳中和的目標。會議指出，要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
此次會議明確了新能源將是未來電力系統(tǒng)的主體。但未來新能源開發(fā)如何布局、實現碳中和應選擇怎樣的路徑？自動控制和電力系統(tǒng)動態(tài)學專家、清華大學教授、中國科學院院士盧強建議，需大力開發(fā)西南水電與新能源，加快東部高耗能及部分高科技產業(yè)西移、加大西部開放力度，提升東部能源自給率。特別是要在全國發(fā)動新一輪風電、光伏和徑流式小水電的有序超常速度的發(fā)展。為此就要大規(guī)模配套建設集散式、零排放、長壽命的綠色能源庫，并繼續(xù)擴大植樹造林、擴大人工綠洲的生成面積。以上目標達成，其發(fā)揮的作用、產生的效益將是持久、深遠，且不可估量的。
加快西南清潔水電開發(fā)
我國是以煤炭為主的用能大國，擁有世界上最大的以煤電為基礎的電力系統(tǒng)。在碳中和目標指引下，以何種清潔能源替代減煤的缺口，是能源轉型的核心問題。盧強認為，首先頂上的，應是水電。水電站兼顧灌溉、航運和發(fā)電，具有巨大的社會和經濟效益，雖然前期投資成本較高，但建成之后發(fā)電成本極低，是一種既清潔又經濟的綠色電源。我國西南地區(qū)擁有豐富的水利資源，雅魯藏布江、怒江、金沙江、嘉陵江等都具有巨大的開發(fā)潛力。在過去的十多年里，怒江與雅魯藏布江的開發(fā)受到了多方阻撓，以至于遲遲未能動工，如今，綠色發(fā)展只爭朝夕，需要堅定決心，在我國主權范圍內突破雅魯藏布江和怒江開發(fā)的一切梗阻，在確保施工質量前提下，以“中國速度”攻克雅魯藏布江和怒江的梯級開發(fā)。但水電開發(fā)周期很長，即便現在動工，距離投運也需要8~9年的時間。同時，雅魯藏布江還是全世界海拔最高、落差最大的河流，開發(fā)難度毋庸贅述?！拔髂系貐^(qū)生態(tài)環(huán)境保護意義重大，水電開發(fā)條件復雜，對于國際河流的開發(fā)少不了要協(xié)調復雜的國際關系，無論是政治、金融因素還是技術因素都極具挑戰(zhàn)性，因此，這更需要在中央堅強領導下，實施這一系列具有重大意義的民生和生態(tài)工程，讓西南的江河早日造福民眾。在‘十四五’期間西南待開發(fā)的一系列大型水電站中，每一座的容量都將超過長江三峽，然開發(fā)涉及的總移民數還不到三峽的1/3。這一系列水電工程投運后，將對中國碳中和的實現和能源安全保障起到巨大的支撐作用?！北R強說。
與水電開發(fā)并行的，更有風電與太陽能。目前我國對“風光裝機穩(wěn)居世界第一”引以為傲，但更應關注風光發(fā)電利用效率低的現狀。資源條件豐富的西北地區(qū)囿于消納難題，新能源并未得到充足的開發(fā)。盧強表示，我們需要的并非讓世人“嘆為觀止”的巨大裝機容量（千瓦），而是真實的電力（千瓦時）。但當下后夜來風大量被棄，以至于許多業(yè)內人士都認為“后夜風”被棄是理所當然的，對大量棄風、棄光幾乎習以為常，巨大的資源浪費令人心痛。能源革命，首先要革的就是新能源浪費的命。新能源的開發(fā)規(guī)模在現有基礎上還要再翻一番，才能既滿足中國經濟大發(fā)展，又實現碳中和目標。至于新能源波動性、間歇性、隨機性特征所導致的“電能質量”問題，盧強認為，在解決綠色電的數量問題的同時可通過多種技術手段解決電能質量問題。
由于近期部分地區(qū)一時電力供需偏緊，核電被視為一種“穩(wěn)定的清潔電源”再次獲得業(yè)內的呼聲與支持。盧強認為，核電并非全壽命周期的綠色電源。核電發(fā)展最大的問題，并不在于安全，而在于核電廢料后處理的問題，核廢料后處理既復雜又昂貴，如果能對核廢料放射性進行99.5%以上安全收儲，那么核電在全壽命周期內才可以稱為綠色能源。前不久德國叫停了所有的核電站，倒逼其光伏和風力發(fā)電量首次超過了化石能源。
打造西部大開發(fā)新格局
在西部能源大力開發(fā)的基礎上，需加快東部高耗能產業(yè)向西部轉移。西部的資源優(yōu)勢轉化為經濟優(yōu)勢仍有巨大空間。長期以來，我國能源供應和需求逆向分布，過去，西電東送、西氣東輸、北煤南運等能源大容量轉移是不得已之舉，是特定歷史時期的戰(zhàn)略需求。西部地區(qū)有序承接產業(yè)轉移，有利于促進區(qū)域梯度聯動、平衡發(fā)展，推進產業(yè)結構調整，也有利于緩解東部的“雙控”壓力。
自1999年，中央做出實施西部大開發(fā)的重大戰(zhàn)略決策至今已20余年，西部的發(fā)展有望成為中國經濟版塊中的一匹黑馬。但盧強表示實踐成果仍然遠遠不夠，對于西部大開發(fā)，需中央加強政治經濟方略的引導和統(tǒng)籌協(xié)調，增強產業(yè)轉移的力度，擴大產業(yè)轉移的范圍。盧強認為，我國的西部大開發(fā)，其意義和價值不亞于美國當年的西進運動。美國西部在開發(fā)前，是一片現代文明幾乎從未涉足的蠻荒之地。18世紀末，成千上萬的美國移民越過密西西比河往西部開采礦藏、經營牧場、開墾荒地、建立城鎮(zhèn)，經過幾代人的努力，西部荒原變都市。西進運動使美國經濟、資源、產業(yè)、人口的配置發(fā)生了巨大改變，綜合國力得到了巨大提升?！拔鞑看箝_發(fā)做好了，將是我國大國崛起篇章中最精彩的一頁，”盧強表示，“因此，需要指引產業(yè)體系和產業(yè)鏈有序大體量轉移，依附西部特色資源優(yōu)勢，對產業(yè)集群發(fā)展進行合理規(guī)劃和引導。在產業(yè)轉移的同時，配套以教育、醫(yī)療和生活設施的規(guī)建，為西部承接產業(yè)轉移營造良好的‘硬環(huán)境’和‘軟環(huán)境’”。再者，對國際投資實施更大開放政策，以“特區(qū)”試點，吸引外資進入并輸出西部特產及其深加工產品。西南各省應考慮著力建造數個有高科技含量的大企業(yè)，如超大功率風洞、高質量甲板鋼和坦克鋼制造廠、磷酸鋰電池制造廠、聯系幾省省會的磁懸浮列車、醫(yī)用核磁共振機等。
8年前，盧強在全國政協(xié)大會上做發(fā)言時表示，西部地廣人稀，資源豐富，面積占國土一半左右，但人口占比僅約30%；風光資源占比超過全國50%，而且多為一類資源區(qū)；西部高山冰雪融化和雨水滲入地下，千萬年來，大量地下水資源蘊藏其中,形成水量豐富的地下水庫，目前其利用率不到二成。地下水資源的過度開發(fā)固然不可取，但有資源卻不加以有效合理利用，同樣是一種浪費，西部完全具備大發(fā)展的條件。隨著經濟格局的重塑，能源格局、能源戰(zhàn)略也將發(fā)生變化，過去遠距離、大范圍的能源轉移利用模式將逐漸被就地利用所取代?！拔鞑康慕洕l(fā)展了，電網結構會更趨于穩(wěn)定平衡?！北R強說。
提升東部綠色能源自給率
東部作為我國經濟最發(fā)達的地區(qū)，是能源消耗的主陣地，東部地區(qū)的能源需求仍將進一步增長。長久以來，東部能源踐行著“電從遠方來”的思路，自給綠色能源比例較低。在能源技術日益提升、經濟格局不斷變化的新形勢下，大力發(fā)展本地風光新能源是東部地區(qū)發(fā)展的必然選擇。東部地區(qū)提升綠色能源自給率，對于能源轉型的全局至關重要。
盧強表示，東部人口密集、寸土寸金，因此東部新能源尤其需要集約利用。以德國為例，其風能、太陽能的資源分布、資源密度并未明顯優(yōu)于中國東部，德國平均每平方公里的土地上有156千瓦的風電裝機、有120千瓦的光伏裝機。然而，目前我國中東部14個省的平均值是這兩個數據的11%，較之德國現有水平，還可有將近十倍的提高空間。中國東部地區(qū)可利用的屋頂和幕墻面積不比歐洲小，沿海風力資源也并不少于歐洲。
在歐洲，風電、光伏設施分布密集，節(jié)約型新能源開發(fā)的模式十分典型，節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的理念深入人心，低碳發(fā)展具有良好的社會氛圍。目前，中東部房屋建筑面積大約有10萬平方公里，如果2050年總用電量的1/4由光伏產生，所需要的安裝面積大約是中東部現有屋頂和幕墻面積的1/4左右。中東部目前已經開發(fā)的風和光僅占可開發(fā)資源量的1/10。盧強表示，建筑物的屋頂和三面幕墻是布局光伏重要的利用空間，未來我國新建筑不分大小，皆應采用BIPV（與光伏相結合的建筑）模式來建設。
目前，我國大型建筑，如機場、酒店、工廠，包括高等院校等建筑屋頂并未被有效利用，更不用說幕墻了。在東部地區(qū)，應盡快形成更多示范性科技成果，加強提升光伏幕墻、采光頂、圍欄（雙面發(fā)電）等能源轉化率的研究。
近年來，國家政策大力支持BIPV發(fā)展，現有超過20個省市發(fā)布了BIPV相關政策，BIPV模式逐漸進入大規(guī)模應用階段。新疆大學新建的圖書館，以及清華大學協(xié)助青海大學建造的圖書館就是非常成功的BIPV建筑,光伏發(fā)電自給自足，應成為廣泛推廣的綠色建筑樣本。
盧強表示，東部已是負荷中心，發(fā)展本地清潔電源是當務之急；而西部作為能源富集地，大力發(fā)展本地負荷，方能打破區(qū)域發(fā)展不平衡、不協(xié)調的局面，從而推動區(qū)域經濟高速高質發(fā)展。
發(fā)展多元技術的儲能系統(tǒng)
在清潔電源大規(guī)模開發(fā)的基礎上，還需要解決綠色能源利用率低下的問題。目前，我國無論是風電還是光伏，利用效率都低于歐洲，為了支撐新能源發(fā)電，一些超超臨界燃煤機組不得不在后夜壓低出力至額定值的40%運行，這不僅對機組損耗極大，且顯著降低運行效率。原本1千瓦時/278克標煤的超超臨界機組低谷時“壓火”至1千瓦時/388克甚至1千瓦時/400克，既不經濟，也不高效。
盧強認為，節(jié)約的能源是最有綠色價值的能源。大規(guī)模配置集中式或分布式儲能設施，是提升風光和小水電利用效率的唯一途徑，這樣的綠色能源儲存庫要在全國“遍地開花”。其中無燃壓縮空氣儲能便是促進能源高效利用的一項優(yōu)選方案。無燃壓縮空氣儲能系統(tǒng)將廢棄電及低谷電通過壓縮機把電能轉換為空氣分子內勢能存入壓力儲氣空間，待發(fā)電時通過釋放高壓氣流噴射入渦輪機以帶動發(fā)電機發(fā)電。大規(guī)模的壓縮空氣儲能不僅可聚納廢棄的新能源，為大電網削峰填谷，而且對調相和增加旋轉備用等皆具有重大意義。由國網和清華聯合研建的世界首臺無補燃500千伏壓縮空氣儲能示范工程在安徽已成功運行4年之久。
目前，由清華大學、中鹽金壇公司、中國華能集團和中科院理化所共建的的“鹽穴壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)國家示范項目”將于2021年7月投入運營。
盧強介紹，“鹽穴壓縮空氣儲能發(fā)電系統(tǒng)國家示范項目”落址于江蘇省常州市金壇區(qū)，以地下鹽穴為儲氣空間，項目采用具有自主知識產權的無燃壓縮空氣儲能技術，第一期建設儲能容量為60兆瓦。該系統(tǒng)的電-電效率可達到60%，算上熱、冷的總效率達80%。該系統(tǒng)不僅發(fā)電，且具有熱、冷和電磁能“四聯供”的功能；零排放，長壽命（40年以上）且無回收污染之憂。該項目計劃還將在金壇地區(qū)分期建設裝機容量達到百萬千瓦級的壓縮空氣儲能電站群。
盧強表示，未來，我國應大力興建零排放多能聯供的壓縮空氣儲能系統(tǒng)，風電以4:1，光電以6:1配置。但壓縮空氣儲能要在全國大規(guī)模建設，需要足夠的儲氣室，這一條件是否能夠具備？盧強表示，用以儲氣的空間除鹽穴外，還有大容積的廢棄煤礦巷道可用，成本低廉。如大同市利用廢棄煤礦巷道，亦將大規(guī)模興建該儲能電站，以支持傳統(tǒng)能源大省的能源轉型。
目前，我國儲能商業(yè)化道路亟需市場環(huán)境和價格機制的支持。盧強認為，國家發(fā)改委、能源局應制定更合理的電價政策，使廢棄電、低谷電和高峰電價各得其所，一套合理的價格機制足以引發(fā)市場需求和資本熱情。
儲能是影響未來能源格局的關鍵技術，多種儲能技術需優(yōu)化并進，結合不同的技術特點在相應的應用場景中各自發(fā)揮所長。盧強表示，電化學儲能可移動，在交通系統(tǒng)中必不可缺，尤其是景區(qū)，應以電化學儲能全面取代柴油機發(fā)電，還自然山水以清潔面貌。電化學儲能應在以下四方面加大研發(fā)力度：一是需研究將磷酸鐵鋰轉為磷酸鋰電池以減輕其比重；二是在保持高效的同時降低對儲存溫度的苛刻要求；三是在快充條件下延長其壽命；四是完美解決其后處理問題。
盧強院士描述下的綠色能源體系，是對現有能源體系徹底的“改頭換面”，這樣的美好愿景要落地成形似乎還有較長的道路要走，但他認為，所謂革命，就是在批判舊世界的基礎上，建立一個新世界，能源革命，亦要有如此勇氣與魄力，才能將理想付諸現實。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》（上旬刊）2021年2期，作者系本刊記者。
