中國儲能網(wǎng)訊：張宗亮，中國工程院院士、全國工程勘察設(shè)計大師、水工結(jié)構(gòu)工程專家、中國電力建設(shè)集團(tuán)有限公司首席科學(xué)家，長期從事以水電為基礎(chǔ)的清潔能源工程設(shè)計研究，率領(lǐng)團(tuán)隊創(chuàng)造了多項世界第一的里程碑工程；近年來重點研究流域水風(fēng)光儲一體化清潔能源基地開發(fā)技術(shù)，在水利水電工程（含抽水蓄能）、新能源工程和數(shù)字工程等方面作出創(chuàng)新性貢獻(xiàn)。
本刊日前就流域水風(fēng)光儲一體化清潔能源基地開發(fā)話題采訪了他。他認(rèn)為，水風(fēng)光儲一體化發(fā)展是實現(xiàn)水電功能定位轉(zhuǎn)型、支撐新型能源體系建設(shè)的重要途徑；水風(fēng)光儲與制氫耦合，加入柔性負(fù)荷可提高新能源利用水平；氫能是國家新型能源體系的重要組成部分，在形成能源新質(zhì)生產(chǎn)力等方面具有積極作用，“西氫東輸”是解決西部清潔能源輸送的重要舉措。
“西氫東輸”是重要舉措
《能源評論》：8月發(fā)布的《中共中央 國務(wù)院關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》明確提出穩(wěn)妥推進(jìn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。目前我國能源綠色低碳發(fā)展現(xiàn)狀如何？
張宗亮：目前，我國以風(fēng)電、太陽能發(fā)電為主的新能源總裝機(jī)容量突破11億千瓦，成為清潔能源發(fā)展的主力軍。國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至2024年上半年，全國累計發(fā)電裝機(jī)容量約30.7億千瓦。其中，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約7.1億千瓦，風(fēng)電裝機(jī)容量約4.7億千瓦，水電裝機(jī)容量約4.3億千瓦。太陽能發(fā)電裝機(jī)容量已經(jīng)超過常規(guī)水電，躍居第二，僅次于煤電。
預(yù)計到2030年前碳達(dá)峰時，我國清潔能源基本滿足能源消費增量，非化石能源占一次性消費比重達(dá)到25%以上；預(yù)計到2060年實現(xiàn)碳中和時，清潔能源成為我國能源消費的主體，非化石能源占一次能源消費比重將達(dá)到80%以上。
“雙碳”目標(biāo)及能源安全的新形勢，對能源綠色低碳發(fā)展提出了更高的要求。水、風(fēng)、光等清潔能源將成為能源消費增量主體，并逐步走向存量替代。依托水電靈活調(diào)節(jié)性能，實施水風(fēng)光儲一體化發(fā)展，是加快清潔能源替代的重要模式。
《能源評論》：對于破解新能源快速發(fā)展帶來的消納難題，您有何建議？
張宗亮：我國水風(fēng)光資源與負(fù)荷中心呈現(xiàn)逆向分布規(guī)律，水資源主要集中在西南地區(qū)，風(fēng)、光資源主要集中在“三北”地區(qū)，而負(fù)荷主要集中在華中及東南沿海地區(qū)。
特高壓輸電作為遠(yuǎn)距離消納新能源的主要方式，現(xiàn)有（含“十四五”規(guī)劃）接近60條線路在運、在建，“十五五”至“十七五”期間，還將規(guī)劃并投產(chǎn)30余條外送線路。當(dāng)前電力廊道緊張的局面已然形成。但是電力線路無法全部承載西部的新能源外送，也無法完全滿足中東部地區(qū)能源需求缺口。
利用氫能輸送西部新能源是重要舉措。采用電解水制氫技術(shù)消納風(fēng)、光電力，既能有效解決新能源消納及并網(wǎng)穩(wěn)定性問題，又能利用新能源替代化石能源燃料制氫減少碳排放，具有巨大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
《能源評論》：我國“沙戈荒”大基地規(guī)劃到2030年建設(shè)總裝機(jī)容量約4.55億千瓦，目前首批建成的沙戈荒基地有哪些較好的開發(fā)模式？
張宗亮：“沙戈荒”大基地是當(dāng)前和未來新能源的開發(fā)模式之一，開發(fā)過程中應(yīng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好新能源開發(fā)與電網(wǎng)消納、生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系。西部清潔能源外送大基地開發(fā)主要有三種開發(fā)模式。
一是流域梯級水風(fēng)光儲清潔能源基地。依托現(xiàn)有水電調(diào)節(jié)潛力，同時合理布局相應(yīng)抽水蓄能電站，進(jìn)一步提升流域水電靈活調(diào)節(jié)能力。以此為基礎(chǔ)，在合理范圍內(nèi)統(tǒng)籌配套開發(fā)風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源項目，實現(xiàn)多能互補(bǔ)一體化開發(fā)。
二是“沙戈荒”能源基地。依托存量煤電或改擴(kuò)建煤電項目的調(diào)節(jié)能力，同時合理布局相應(yīng)抽水蓄能、光熱、電化學(xué)儲能等，在合理范圍內(nèi)統(tǒng)籌配套開發(fā)以風(fēng)電和光伏發(fā)電為主的新能源項目，實現(xiàn)多能互補(bǔ)一體化開發(fā)，外送輸電通道新能源電量比例原則上不低于50%。
三是風(fēng)光氫能源基地。在新能源資源富集的西部地區(qū)，為破解電力跨區(qū)特高壓外送通道廊道資源緊張的局面，規(guī)劃若干千萬千瓦級風(fēng)光氫能源基地，開辟以氫為載體的跨區(qū)清潔能源輸送路徑，配套建設(shè)“西氫東輸”骨干管網(wǎng)，保障未來中東部地區(qū)氫基能源需求。
《能源評論》：今年全國兩會期間，氫能首次作為前沿新興產(chǎn)業(yè)被寫入《政府工作報告》您如何看待氫能在新型能源體系中的作用？
張宗亮：我國已將氫能納入新型能源體系的頂層規(guī)劃。氫能是新型能源體系的重要組成部分，在形成能源新質(zhì)生產(chǎn)力等方面具有積極的作用。在“碳減排”與“能源安全”的新形勢下，綠氫（氨）作為能源屬性的發(fā)展應(yīng)用得到全球重視。綠氫（氨）能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域化石能源替代，幫助冶金技術(shù)進(jìn)步，改善建筑、交通領(lǐng)域碳排放。
在“雙碳”目標(biāo)下，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、安全高效消納大規(guī)模的新能源，需要充足的靈活性資源。西氫東輸是解決西部新能源輸送的重要舉措。
《能源評論》：對于實現(xiàn)大范圍氫能長距離經(jīng)濟(jì)運輸，您認(rèn)為流向上應(yīng)如何設(shè)計？
張宗亮：這需要構(gòu)建以“西氫東輸”為主的全國高標(biāo)準(zhǔn)骨干氫網(wǎng)，主要布局三個流向的輸氫管線：一是從內(nèi)蒙古至北京、天津、河北；二是從新疆、青海至陜西、甘肅、寧夏、湖北、四川、重慶，再至河南、山東、江蘇、浙江等；三是從西藏至云南、貴州，再至廣東、廣西。
“電—氫”耦合成關(guān)鍵
《能源評論》：綠氫技術(shù)如何產(chǎn)業(yè)化是各方關(guān)注的話題。8月15日，國家能源局發(fā)布了關(guān)于國家重點研發(fā)計劃“氫能技術(shù)”等4個重點專項2024年度項目申報指南的通知。您如何看待綠氫的發(fā)展前景？
張宗亮：我國的氫基產(chǎn)量需求居世界首位，2022年年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到3781萬噸，綠氫占比不足1%，但發(fā)展勢頭迅猛。目前大部分綠氫規(guī)劃項目主要集中在資源稟賦和消納場景有突出優(yōu)勢的“三北”地區(qū)。截至2024年5月，我國綠氫項目建成運營總產(chǎn)能達(dá)10.8萬噸/年，覆蓋25個省份，在建、規(guī)劃綠氫項目接近800萬噸/年。
發(fā)展以氫為基礎(chǔ)的綠氫、綠氨、綠甲醇，是輔助構(gòu)建高靈活性新型電力系統(tǒng)的有效途徑。初步預(yù)測，2060年碳中和情景下，我國氫能使用規(guī)模將達(dá)到1.3億噸，占終端能源消費比例達(dá)到20%，綠氫規(guī)模有望達(dá)到1億噸，中部、東部（南部）地區(qū)用氫需求估計約6500萬噸/年。
《能源評論》：“電—氫”耦合在促進(jìn)新能源發(fā)展方面是如何發(fā)揮作用的？
張宗亮：氫能存儲滿足規(guī)?；?、長周期儲能需求。鑒于制氫的柔性負(fù)荷和氫可大規(guī)模依存特性，“電-氫”耦合體系可突破新能源發(fā)展的限制。氫能應(yīng)用具有多元性，可作為燃料通過燃料電池為交通和工業(yè)領(lǐng)域提供電能、熱能，有效降低化石能源的使用，繼續(xù)提升電力在能源系統(tǒng)的比重。
氫能是新能源大規(guī)模長周期存儲的最佳途徑。具有如下優(yōu)勢：第一，從規(guī)模儲能經(jīng)濟(jì)性來看，固定式儲能電池成本比儲氫容量成本高約10倍，車載儲氫雖然優(yōu)勢有所下降，但成本仍僅為儲能電池的20%～30%；第二，儲氫與儲電具有互補(bǔ)性，相比儲能電池的高頻調(diào)節(jié)，氫儲能屬于低頻調(diào)節(jié)，兩者互補(bǔ)性強(qiáng)；第三，氫能具有靈活的制運儲方式，可以高壓儲氫、天然氣管道摻氫、長管拖車運輸?shù)取?
《能源評論》：綠氫成本居高難下，您認(rèn)為該如何解決這一問題？
張宗亮：降低成本是綠氫長期發(fā)展進(jìn)程中的重要使命。建設(shè)全國大型新能源制氫基地，需綜合考慮水資源分布、新能源與土地資源等因素展開布局。
考慮東部及南部地區(qū)用氫需求，風(fēng)光制氫規(guī)模為1.15億噸/年時，需配置約12億千瓦電解水制氫裝備，并開發(fā)建設(shè)26億千瓦新能源發(fā)電項目。經(jīng)測算，未來落地氫價有望降至25元/千克左右，可以達(dá)到具備經(jīng)濟(jì)性的價格水平。
打開“一體化”發(fā)展場景之門
《能源評論》：8月21日，由國務(wù)院國資委、國家能源局指導(dǎo)，中國電建主辦的流域梯級清潔能源開發(fā)原創(chuàng)技術(shù)策源地啟動會在北京召開。您如何評價“水風(fēng)光一體化”發(fā)展思路？
張宗亮：我國水力資源技術(shù)可開發(fā)量為6.87億千瓦，居世界首位?！八L(fēng)光一體化”的本質(zhì)在于電源特性的互濟(jì)互補(bǔ)。優(yōu)化水風(fēng)光互補(bǔ)特性，有助于實現(xiàn)流域清潔能源一體化規(guī)劃布局、一體化開發(fā)建設(shè)、一體化調(diào)度運行、一體化市場消納，提升新能源資源開發(fā)水平和電力保供能力。
實施水風(fēng)光儲一體化發(fā)展，流域水電基地升級改造為流域水風(fēng)光儲一體化綜合基地，是加快新能源發(fā)展進(jìn)程的重要開發(fā)模式。我國主要河流流域水能資源豐富，風(fēng)光等新能源資源富集，具備一體化發(fā)展優(yōu)勢。在全國布局十大水風(fēng)光儲一體化基地，規(guī)劃總?cè)萘靠梢赃_(dá)到約10億千瓦。
《能源評論》：抽水蓄能電站在一體化發(fā)展方面有何特點？
張宗亮：抽水蓄能電站是開發(fā)構(gòu)建流域“水風(fēng)光儲”一體化清潔能源基地和“沙戈荒”新能源基地的儲能支撐，正在由傳統(tǒng)的“保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行”向帶動經(jīng)濟(jì)社會多領(lǐng)域綜合效益 轉(zhuǎn)變。
與常規(guī)水電站不同，在“雙碳”目標(biāo)下的新型能源體系中，抽水蓄能有了“新定位”——新能源的“超級充電寶”。抽水蓄能將實現(xiàn)更加廣泛的場景應(yīng)用，水風(fēng)光儲一體化、風(fēng)光蓄一體化應(yīng)用場景將逐步鋪開，其在西南水電基地和西北等新能源基地開發(fā)中的作用將更加凸顯。在城市周邊、新能源富集區(qū)域，中小微型抽水蓄能電站將受到重視。抽水蓄能產(chǎn)業(yè)與旅游等產(chǎn)業(yè)的融合將會逐步增強(qiáng)，一批圍繞抽水蓄能產(chǎn)業(yè)的特色旅游項目將逐漸興起。
《能源評論》：伴隨新能源發(fā)展，我國抽水蓄能電站裝機(jī)容量穩(wěn)步提升，對未來的規(guī)模，您有何預(yù)期？
張宗亮：從資源來看，我國建設(shè)抽水蓄能電站的站點資源為1500余處，總裝機(jī)容量可達(dá)16億千瓦；我國已納入規(guī)劃的抽水蓄能站點資源總量約8.23億千瓦，總數(shù)約660座，南方、西北、華中、華東等區(qū)域分布相對較多。從裝機(jī)容量來看，截至2023年，我國抽水蓄能累計投產(chǎn)容量突破5000萬千瓦；初步分析表明，到2030年碳達(dá)峰時，我國總儲能裝機(jī)容量約3億千瓦，其中抽水蓄能約1.5億千瓦；到2060年碳中和時，我國總儲能裝機(jī)容量將達(dá)到9億千瓦，其中抽水蓄能約4.5億千瓦。
