?“雙碳”目標的提出給中國能源轉型提出了更高的要求。11月16日,在由中國新聞社舉辦國是論壇之“能源中國”上,來自國內外的多位業內人士線上參會,圍繞構建新型電力系統的關鍵問題、向新型電力系統過渡過程中的煤電角色轉換趨勢等熱點話題進行了深入探討。
水風光儲一體化、源網荷儲一體化項目,將成未來能源發展主流模式
三峽集團科學技術研究院院長孫長平表示,發展水風光儲一體化、源網荷儲一體化的項目,將成為未來能源發展的主流模式,是提升我國可再生能源消納水平和非化石能源消費比重的必然選擇。
孫長平指出,新型電力系統是一種具有高比例新能源、高比例電力電子化、負荷多樣化以及集成儲能技術的電力系統。相較傳統電力系統,新型電力系統在不同時間尺度上面臨系統穩定和功率平衡的新挑戰,而風光水儲一體化、源網荷儲一體化是解決該問題的有效手段。
具體來說,一體化開發具有九大優勢:一是符合電力高質量發展要求;二是提升外送通道利用率;三是統籌有序開發送端新能源資源;四是提高送受端電力電量保障能力;五是電網及網源運行集約化;六是不同電源項目間調度扁平化;七是提升外送價格競爭力;八是鼓勵存量電源進一步釋放調峰資源;九是提升增量可調節電源投資意愿。
當前正處于能源綠色低碳轉型發展的關鍵時期,風、光等新能源大規模高比例發展,新型電力系統對調節電源的需求更加迫切。孫長平提到,抽水蓄能電站是當下及未來一段時期滿足電力系統調節需求的關鍵方式,是目前最經濟的儲能手段,具有平抑風光波動特性、反調峰特性的優勢。對保障電力系統安全、促進新能源大規模發展和消納利用具有重要作用。
電網互聯互通是能源轉型的必由之路
水電水利規劃設計總院高級工程師王虓表示,電網互聯互通是能源轉型的必由之路。“雙碳”目標下,我國新能源發展呈現三大趨勢:
一是新能源將實現跨越式發展。“十四五”和“十五五”期間,預計新能源年均增長1億千瓦。到2025年,新能源發電累計裝機容量有望突破10億千瓦,裝機占比達到30%;2030年新能源發電累計裝機容量有望達到15億千瓦,裝機占比達到40%,超過煤電成為第一大電源。
二是大型清潔能源基地將成為“十四五”時期新能源資源大范圍優化配置的有力保障。“十四五”規劃綱要提出,堅持集中式和分布式并舉,大力提升風電、光伏發電規模,建設大型清潔能源基地。上月,我國在《生物多樣性公約》第十五次締約方大會上宣布,將持續推進產業結構和能源結構調整,大力發展可再生能源,在沙漠、戈壁、荒漠地區加快規劃建設大型風電光伏基地項目,第一期裝機容量約1億千瓦的項目已于近期有序開工。
三是新能源有望大幅帶動周邊產業,提升大國競爭實力。新能源產業屬于戰略性新興產業,具有規模投資大、產業鏈條長等特點,新能源的穩定持續發展可有效帶動鋰電池、硅材料、葉片等周邊產業發展,不斷演進的新興信息技術與新能源的融合將形成更長的產業鏈,帶來經濟倍增效應,提升產品的國際競爭力。
“電網互聯互通,是新能源大規模開發利用和大范圍優化配置的基礎,也是能源轉型的必由之路。”王虓指出,特高壓輸電將促進西部北部清潔能源集約化開發和高效利用,有效解決東中部用電緊張、碳排放集中、環境污染等問題,保障用電需求。截至2020年底,我國已建成“14交16直”共計30條在運特高壓線路、5條在建特高壓線路,在建在運特高壓線總長度4.8萬千米。
今年3月,國家電網發布“碳達峰、碳中和”行動方案,提出到2025年,公司經營區跨省跨區輸電能力達到3.0億千瓦,輸送清潔能源占比達到50%。我國新能源正借助電網互聯互通大范圍優化配置。
談到發展特高壓跨區輸送面臨的挑戰,王虓表示,一是網源發展不協調,制約直流輸電能力;二是輸電價格不合理、不靈活,影響交易積極性;三是送電機制不完善,影響長期穩定送電。
他建議,要盡快明確規劃直流工程的配套電源方式,加快完善特高壓送受電保障機制,推動送受端簽訂長期協議,加快發展特高壓跨區輸送,推動綠色低碳轉型,實現綠色復蘇發展。
構建新型電力系統需提升靈活性和安全性
國網能源研究院有限公司總工程師李健指出,在中國提出“雙碳”目標的背景下,構建新型電力系統是能源轉型亟需面對的現實要求,在實現該目標的過程中需提升電力系統的靈活性和安全性。
李健指出,構建新型電力系統是分階段的長期過程,在2030年前實現碳達峰,中國電力系統既要保供應,還要注重減排,任務艱巨又迫切。在他看來,要實現目標的平穩過渡,最大的不確定性即轉型過程面臨的挑戰。
他強調,從電源角度看,以火電為主的高參數大容量常規電源要向以新能源為主的海量微小電源轉變,需要大量的同步并網,要向集中式和分布式控制并舉轉變,因此整個調度運行控制面臨的問題將更加復雜。從配置環節看,當前采取更多的電源側和負荷側分布,今后要研究市場化機制引導并推動儲能的廣泛分布。
在他看來,能源結構變化過程中,電力系統中的電量、電力、調峰平衡都有可能出現缺口,進而影響電力系統的供應和安全性。對此,在此過程中最需提升電力系統的靈活性和安全性,以應對能源結構變化對電力系統的安全穩定特性帶來的潛在影響。
他建議,一方面要通過新能源多級群的控制來提升安全性協同水平,另一方面要利用數字化和智能化技術以及市場化機制,發揮好電網樞紐平臺作用,提升系統安全穩定水平。
他強調,在構建新型電力系統過程中,保障電力供應是最大的安全。如果供應不充足或者供應緊平衡,這也意味著電力系統安全本身就存在隱患。他強調,對此需要建立系統安全觀,統籌系統運作安全,只有“手里有糧”,才能做到心中更有底氣。
氫能對中國實現碳中和具有極高戰略價值
清華大學副秘書長、北京清華工業開發研究院院長金勤獻表示,氫能對中國提高能源體系安全、實現碳中和具有極高戰略價值。在工業領域,氫能將在原料和熱源的替代方面扮演主要角色。
金勤獻說,中國有全球增長最快能源和環保需要,具有巨大獨特的市場優勢。氫能對中國提高能源體系安全、實現碳中和具有極高戰略價值。在工業領域,氫能將在原料和熱源的替代方面扮演主要角色,在能源領域,分布式電力系統、儲能等方面將發揮重要作用。
“綠氫需求推動了可再生能源需求的巨幅增長”,金勤獻說,預計中國2050年CO2排放降低到58億噸,相對峰值減少77億噸,其中氫能應用減少8.7億噸排放;2060年達到碳中和,預計碳排放再減少30億噸,其中氫能應用減排量3億噸,占總減少的10%以上。
“如全部采用可再生能源水電解制氫,需要可再生能源年發電量約350萬億度,是2018年可再生能源發電量1.9萬億度的180倍”,金勤獻說。
“將氫能應用于鋼鐵生產是鋼鐵產業低碳綠色化轉型升級的有效途徑。”金勤獻說,中國鋼鐵行業90%以上的產能是采用高爐技術生產的長流程鋼,碳排放占年全國二氧化碳排放總量15%左右。預計2050年,廢鋼循環的短流程鋼將占中國鋼鐵總產量的60%,其中直接還原鐵是短流程鋼的重要組成。廢鋼循環和氫直還原鐵技術結合,將構建完整的零碳排放冶金產業,為新能源等綠色行業提供零碳排放的綠鋼。
“來自可再生能源發的綠電,是冶金產業零碳轉型的升級重要支撐”,金勤獻強調,直接還原煉鐵沒有燒結、焦爐和高爐,產品磷、硫含量低、五害雜質少、潔凈,能夠生產高純凈、高品質鋼的原料,是短流程電爐鋼必不可少的配套技術,能夠與上游高碳鉻鐵和下游鐵素體不銹鋼一起,形成完整冶金產業鏈。
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