中國儲能網(wǎng)訊：中國正處于向低碳清潔能源轉(zhuǎn)型的變革期,而電力轉(zhuǎn)型決定了能源轉(zhuǎn)型的成敗。
□蔣莉萍/文
建立以低碳、可再生能源為主導(dǎo)的能源系統(tǒng),實現(xiàn)能源、資源、環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展,是能源轉(zhuǎn)型的核心要求。構(gòu)建適應(yīng)高比例可再生能源的新型電力系統(tǒng),是能源轉(zhuǎn)型的重心和關(guān)鍵。預(yù)計到2050年,中國80%以上的非化石能源將轉(zhuǎn)化為電力。
中國提出到2030年非化石能源要占一次能源消費比重20%,這意味著我國發(fā)電能源占一次能源比重將由當前45%左右,提高到55%以上。同時,電能占終端的比重將由當前的22%,提高到32%以上。
電力系統(tǒng)不論從供給側(cè)還是從消費終端看,都將起到重要作用。在這樣的背景下,電力轉(zhuǎn)型面臨四大挑戰(zhàn):一、如何確保高比例可再生能源的電力系統(tǒng)運行可靠;二、如何優(yōu)化轉(zhuǎn)型路徑,實現(xiàn)盡可能低的清潔電力供應(yīng)成本;三、如何滿足互聯(lián)網(wǎng)時代各利益相關(guān)方的多元化訴求;四、如何推動實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展所需要的技術(shù)進步與創(chuàng)新。
理清以下十個問題的思路,對能否成功應(yīng)對上述四大挑戰(zhàn)意義重大。
一、未來較長時期內(nèi),我國電力需求還有較大增長空間。到2040年,隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程逐步完成,以及人口總量等要素變化,電力需求將從較快增長逐步進入低速增長階段。
2040年后,電力需求會進入增長飽和階段,每年增速將低于2%。
到2040年以后,根據(jù)我們的初步分析,全國用電量大約是11萬億-14萬億千瓦時,人均用電量是8000-10000千瓦時,電能占終端消費要提升到45%,對于人均用電的數(shù)據(jù),有很多爭議。比如,現(xiàn)在歐洲人均用電才8000千瓦時,那我們?nèi)司驳?000千瓦時,是不是偏高呢?
但要注意,到2040年,電能占終端消費的比重達到了45%?，F(xiàn)在歐洲的電能占終端的比重還不到30%。電能在未來的終端消費比例增大了。
電力需求增長減速,從地域上看,會先東部后西部;從產(chǎn)業(yè)來看,會呈現(xiàn)先工業(yè)后服務(wù)業(yè)的局面。
二、電力結(jié)構(gòu)從增量調(diào)整到存量調(diào)整,逐步實現(xiàn)清潔化,2030年前后,非化石能源成為主導(dǎo)發(fā)電能源。
2040年以前,電力需求還在增長,供應(yīng)能力也要增長,還需要大量投資。在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下,電源結(jié)構(gòu)也要做出相應(yīng)的調(diào)整。電源結(jié)構(gòu)的調(diào)整具有階段性的特點。2030年之前,電源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,主要在增量里實現(xiàn)。2030年以后,非化石能源將成為電主導(dǎo)能源。
煤電裝機峰值大概在2025年前出現(xiàn)?？偟姆逯狄?guī)模是12億千瓦。2030年后,隨著現(xiàn)有存量機組的逐步退役,煤電裝機呈總量遞減趨勢。
未來,煤電將逐步從電量供應(yīng)主體,轉(zhuǎn)為容量供應(yīng)主體。電力行業(yè)是一個需要瞬時平衡的系統(tǒng),屆時,煤電在瞬時平衡的電力支撐方面將扮演重要的角色。
三、電力行業(yè)在助力能源行業(yè)實現(xiàn)碳減排目標的過程中扮演著特殊角色,承擔著更多責任。
對電力行業(yè)來說,煤炭還有發(fā)展的空間?，F(xiàn)在中國發(fā)電用煤的比例在50%左右,而世界平均水平是62%,歐美發(fā)達國家是80%以上。
煤炭最好的利用方式是發(fā)電。煤炭的其他用途,在煤炭需求達到峰值后,非發(fā)電領(lǐng)域的煤炭消費將轉(zhuǎn)移到電力行業(yè)用于發(fā)電;所以電力行業(yè)的碳排放峰值會略晚于整個能源行業(yè)。
根據(jù)現(xiàn)有需求水平,和到2050年非化石能源的占比達到80%左右的設(shè)定來分析,2025年前,電力行業(yè)將達到碳排放峰值。在這之后,電力行業(yè)的碳排放強度會快速下降,預(yù)計2030年、2050年碳排放強度較2015年的下降幅度將分別超過25%和80%。
四、電網(wǎng)是構(gòu)建高比例可再生能源供應(yīng)系統(tǒng)的優(yōu)化配置平臺,要以高可靠性、高靈活性確保能源電力供應(yīng)安全。
中國的常規(guī)能源分布不均衡,但實際上,從資源的豐富度來講,可再生能源也存在不均衡。這樣的能源格局,不僅需要我們在更大范圍去優(yōu)化配置,還需要更遠距離的能量輸送。
我們采用一個指標叫能源距,即能源跨地區(qū)輸送的量,與它輸送距離的乘積,稱為能源距。
到2050年,可再生能源發(fā)電能源的能源距,占整個能源距比重達到90%,屆時跨區(qū)輸送的能源絕大多數(shù)將是可再生能源。
這也對電力系統(tǒng)的高可靠性、高靈活性提出更高要求。我們未來的電網(wǎng),必須具備故障“彈性可愈”、資源“靈活可調(diào)”、潮流“柔性可控”三大能力。
五、電力用戶將進入以“互動化”、“智慧化”和“泛在化”為特征的“電氣化2.0”時代。
電氣2.0時代,我們會增加一些用電技術(shù)需求,也會增加一些現(xiàn)代化信息技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)時代下用戶的參與精神和分享精神,也會拓展到能源電力行業(yè)中。
在這樣的外部環(huán)境下,我們的用電會隨用戶的行為模式進入2.0時代。并與電力系統(tǒng)進行更多的互動,產(chǎn)生更多的訴求,實現(xiàn)綠色發(fā)展理念。
供氣、供熱、供電、交通以及電力等多系統(tǒng)的耦合,會成為一個更綜合的體系。丹麥燃煤供熱機組之所以能實現(xiàn)10%-100%的靈活性呢,就是因為把電力的供應(yīng)與熱能供應(yīng)緊密結(jié)合,這也將成為我們未來用電系統(tǒng)的特征。
六、新一輪能源電力轉(zhuǎn)型呈現(xiàn)“技術(shù)驅(qū)動”特征,技術(shù)的不斷創(chuàng)新和突破成為實現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要引擎。
未來是以可再生能源為主體的供應(yīng)系統(tǒng)。可再生能源無處不在,永不枯竭,但這個資源能不能方便、高效、低廉利用?必須有技術(shù)才能實現(xiàn)。這一次能源轉(zhuǎn)型的最大特征是技術(shù)依賴。
化石能源在助力能源轉(zhuǎn)型中還扮演一個重要的角色?；茉匆獙崿F(xiàn)清潔高效發(fā)展,也需要技術(shù)的依托,沒有技術(shù)創(chuàng)新提升,煤炭的清潔高效利用,是無法實現(xiàn)的。
這個技術(shù)應(yīng)該體現(xiàn)在各個方面,包括可再生能源發(fā)電效率提升、電力系統(tǒng)高效運行等方面,重點關(guān)注可再生能源的可預(yù)測性和可控性。
大電網(wǎng)及其運行控制技術(shù),是確保未來能源電力供應(yīng)安全可靠水平的重要支撐。大容量、高能力、跨區(qū)域的輸電技術(shù)——如特高壓,將分布式能源更好地集成外送的柔性直流輸電技術(shù),大電網(wǎng)安全運行控制技術(shù),都是提高電力服務(wù)的重要手段。
七、電力系統(tǒng)的成員構(gòu)成、角色定位及利益格局的復(fù)雜性將大幅增加;氣象條件與電力系統(tǒng)的耦合更為密切,成為影響系統(tǒng)運行管理的新要素。
影響電力行業(yè)運行管理很重要的新元素將是天氣,氣象條件與電力系統(tǒng)的耦合更為密切,成為影響未來電力系統(tǒng)運行的新要素,這個也是我們在下一步技術(shù)突破和系統(tǒng)運行高度關(guān)注的方面。
電力系統(tǒng)成員數(shù)量會呈指數(shù)的增加,在中國,煤電單個機組裝機60萬千瓦已經(jīng)不算大了,現(xiàn)在建設(shè)都是100萬千瓦。我國核電裝機容量也是上百萬千瓦,大中型水電裝機規(guī)模也較大,這些都是大塊頭的發(fā)電主體。
未來如果是以可再生能源為主的格局,尤其是以分布式電源規(guī)模化發(fā)展為契機,那么,能夠以發(fā)電商命名的能源角色將是成千上萬個主體;在這樣一個格局下,需要有一個新的、共生、共贏、共同進化的生態(tài)系統(tǒng)。
現(xiàn)在整個電力系統(tǒng)各個成員,都有自己的定位。未來怎么進化到以可再生能源為主的電力系統(tǒng),每個利益相關(guān)方都需要大幅增加。
八、市場化建設(shè)是中國電力轉(zhuǎn)型的“催化劑”,需加快建立形成適應(yīng)可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用的電力市場體系。
為什么歐洲的風能、太陽能可以協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn),因為他們有一個比較成熟的歐洲電力市場。中國正處于電力市場化建設(shè)的初期,我們有很多的欠賬,現(xiàn)行電力市場的格局并不清晰。隨著可再生能源大規(guī)模調(diào)用,不僅對已有一定市場化基礎(chǔ)的國外同行帶來沖擊,也對我國電力市場帶來新挑戰(zhàn)。
國外的電力市場建設(shè)是在思考如何構(gòu)建一個靈活市場、輔助服務(wù)市場、容量市場,確?？稍偕茉茨軌蚋玫厝谌搿Ｎ覈m處于市場化初期,但這些因素也應(yīng)該提前考慮。
未來我國的煤電發(fā)展,將從電量供應(yīng)主體轉(zhuǎn)為容量供應(yīng)主體。容量供應(yīng)主體就是說我們在電力運行里,是需要煤電行業(yè)的。問題在于怎么在市場上體現(xiàn)它的價值,在電力市場的設(shè)計里,應(yīng)該要有必要的輔助服務(wù)市場,或者專門的容量市場,讓不同的市場主體在這個市場里以自身優(yōu)勢去獲取應(yīng)得利益。
九、電力系統(tǒng)成本總體呈現(xiàn)先升后降的“倒U型曲線”趨勢;近中期電力轉(zhuǎn)型與電力系統(tǒng)成本上升重疊,遠期人人將享受清潔電力紅利。
近中期電力系統(tǒng)成本是呈上升趨勢的,2015年-2030年,電力系統(tǒng)成本波動上升,2030年-2040年,系統(tǒng)成本緩慢上升,2040年-2050年,供電成本進入下降通道。
在2015年到2030年,電力供應(yīng)力爭實現(xiàn)盡可能的低成本,這個時期還需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施投入。在這一階段,電力成本一定會上升,電力轉(zhuǎn)型期與電力成本上升期是重疊的。2030年前,是我們能不能實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)這個發(fā)展目標的關(guān)鍵時期。
2040年以后,因為我們不需要太多的電力基礎(chǔ)設(shè)施的投入。在這個階段,要做的是存量優(yōu)化,我們肩上的任務(wù)會輕很多,進入一個享受可再生能源紅利的階段。
十、邁向可再生能源為主的新一輪全球能源轉(zhuǎn)型將改變國際能源合作及治理架構(gòu);我國電力轉(zhuǎn)型實踐將助力全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略構(gòu)想。
未來的國際能源合作,一定會切換到技術(shù)分享和電力供應(yīng)安全這些方面。而且這個應(yīng)該要納入全球能源治理架構(gòu)?，F(xiàn)行全球能源治理架構(gòu)主要是以石油天然氣的資源可獲得性為主體。下一步,在國際能源治理結(jié)構(gòu)方面,應(yīng)該會有所變化。
中國在推動“一帶一路”建設(shè)和周邊合作方面,有很多前期的研究和未來的一些實施方向。這個也會為未來國際能源合作,國際能源治理架構(gòu)的重新構(gòu)建提供一定的經(jīng)驗。
作者為國家電網(wǎng)能源研究院副院長
