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电力清洁化转型十个关键点

时间:2016-01-04 00:03 来源: 作者: 点击:

建立以低碳、可再生能源为主导的能源系统,实现能源、资源、环境的协调可持续发展,是能源转型的核心要求。构建适应高比例可再生能源的新型电力系统,是能源转型的重心和关键。预计到2050年,中国80%以上的非化石能源将转化为电力

中国提出到2030年非化石能源要占一次能源消费比重20%,这意味着我国发电能源占一次能源比重将由当前45%左右,提高到55%以上。同时,电能占终端的比重将由当前的22%,提高到32%以上。

电力系统不论从供给侧还是从消费终端看,都将起到重要作用。在这样的背景下,电力转型面临四大挑战:一、如何确保高比例可再生能源的电力系统运行可靠;二、如何优化转型路径,实现尽可能低的清洁电力供应成本;三、如何满足互联网时代各利益相关方的多元化诉求;四、如何推动实现转型发展所需要的技术进步与创新。

理清以下十个问题的思路,对能否成功应对上述四大挑战意义重大。

一、未来较长时期内,我国电力需求还有较大增长空间。到2040年,随着工业化、城镇化进程逐步完成,以及人口总量等要素变化,电力需求将从较快增长逐步进入低速增长阶段。

2040年后,电力需求会进入增长饱和阶段,每年增速将低于2%。

到2040年以后,根据我们的初步分析,全国用电量大约是11万亿-14万亿千瓦时,人均用电量是8000-10000千瓦时,电能占终端消费要提升到45%,对于人均用电的数据,有很多争议。比如,现在欧洲人均用电才8000千瓦时,那我们人均也到8000千瓦时,是不是偏高呢?

但要注意,到2040年,电能占终端消费的比重达到了45%。现在欧洲的电能占终端的比重还不到30%。电能在未来的终端消费比例增大了。

电力需求增长减速,从地域上看,会先东部后西部;从产业来看,会呈现先工业后服务业的局面。

二、电力结构从增量调整到存量调整,逐步实现清洁化,2030年前后,非化石能源成为主导发电能源。

2040年以前,电力需求还在增长,供应能力也要增长,还需要大量投资。在能源结构调整的背景下,电源结构也要做出相应的调整。电源结构的调整具有阶段性的特点。2030年之前,电源结构的调整,主要在增量里实现。2030年以后,非化石能源将成为电主导能源。

煤电装机峰值大概在2025年前出现。总的峰值规模是12亿千瓦。2030年后,随着现有存量机组的逐步退役,煤电装机呈总量递减趋势。

未来,煤电将逐步从电量供应主体,转为容量供应主体。电力行业是一个需要瞬时平衡的系统,届时,煤电在瞬时平衡的电力支撑方面将扮演重要的角色。

三、电力行业在助力能源行业实现碳减排目标的过程中扮演着特殊角色,承担着更多责任。

对电力行业来说,煤炭还有发展的空间。现在中国发电用煤的比例在50%左右,而世界平均水平是62%,欧美发达国家是80%以上。

煤炭最好的利用方式是发电。煤炭的其他用途,在煤炭需求达到峰值后,非发电领域的煤炭消费将转移到电力行业用于发电;所以电力行业的碳排放峰值会略晚于整个能源行业。

根据现有需求水平,和到2050年非化石能源的占比达到80%左右的设定来分析,2025年前,电力行业将达到碳排放峰值。在这之后,电力行业的碳排放强度会快速下降,预计2030年、2050年碳排放强度较2015年的下降幅度将分别超过25%和80%。

四、电网是构建高比例可再生能源供应系统的优化配置平台,要以高可靠性、高灵活性确保能源电力供应安全。

中国的常规能源分布不均衡,但实际上,从资源的丰富度来讲,可再生能源也存在不均衡。这样的能源格局,不仅需要我们在更大范围去优化配置,还需要更远距离的能量输送。

我们采用一个指标叫能源距,即能源跨地区输送的量,与它输送距离的乘积,称为能源距。

到2050年,可再生能源发电能源的能源距,占整个能源距比重达到90%,届时跨区输送的能源绝大多数将是可再生能源。

这也对电力系统的高可靠性、高灵活性提出更高要求。我们未来的电网,必须具备故障“弹性可愈”、资源“灵活可调”、潮流“柔性可控”三大能力。

五、电力用户将进入以“互动化”、“智慧化”和“泛在化”为特征的“电气化2.0”时代。

电气2.0时代,我们会增加一些用电技术需求,也会增加一些现代化信息技术。互联网时代下用户的参与精神和分享精神,也会拓展到能源电力行业中。

在这样的外部环境下,我们的用电会随用户的行为模式进入2.0时代。并与电力系统进行更多的互动,产生更多的诉求,实现绿色发展理念。

供气、供热、供电、交通以及电力等多系统的耦合,会成为一个更综合的体系。丹麦燃煤供热机组之所以能实现10%-100%的灵活性呢,就是因为把电力的供应与热能供应紧密结合,这也将成为我们未来用电系统的特征。

六、新一轮能源电力转型呈现“技术驱动”特征,技术的不断创新和突破成为实现转型发展的重要引擎。

未来是以可再生能源为主体的供应系统。可再生能源无处不在,永不枯竭,但这个资源能不能方便、高效、低廉利用?必须有技术才能实现。这一次能源转型的最大特征是技术依赖。

化石能源在助力能源转型中还扮演一个重要的角色。化石能源要实现清洁高效发展,也需要技术的依托,没有技术创新提升,煤炭的清洁高效利用,是无法实现的。

这个技术应该体现在各个方面,包括可再生能源发电效率提升、电力系统高效运行等方面,重点关注可再生能源的可预测性和可控性。

大电网及其运行控制技术,是确保未来能源电力供应安全可靠水平的重要支撑。大容量、高能力、跨区域的输电技术——如特高压,将分布式能源更好地集成外送的柔性直流输电技术,大电网安全运行控制技术,都是提高电力服务的重要手段。

七、电力系统的成员构成、角色定位及利益格局的复杂性将大幅增加;气象条件与电力系统的耦合更为密切,成为影响系统运行管理的新要素。

影响电力行业运行管理很重要的新元素将是天气,气象条件与电力系统的耦合更为密切,成为影响未来电力系统运行的新要素,这个也是我们在下一步技术突破和系统运行高度关注的方面。

电力系统成员数量会呈指数的增加,在中国,煤电单个机组装机60万千瓦已经不算大了,现在建设都是100万千瓦。我国核电装机容量也是上百万千瓦,大中型水电装机规模也较大,这些都是大块头的发电主体。

未来如果是以可再生能源为主的格局,尤其是以分布式电源规模化发展为契机,那么,能够以发电商命名的能源角色将是成千上万个主体;在这样一个格局下,需要有一个新的、共生、共赢、共同进化的生态系统。

现在整个电力系统各个成员,都有自己的定位。未来怎么进化到以可再生能源为主的电力系统,每个利益相关方都需要大幅增加。

八、市场化建设是中国电力转型的“催化剂”,需加快建立形成适应可再生能源大规模开发利用的电力市场体系。

为什么欧洲的风能、太阳能可以协调运转,因为他们有一个比较成熟的欧洲电力市场。中国正处于电力市场化建设的初期,我们有很多的欠账,现行电力市场的格局并不清晰。随着可再生能源大规模调用,不仅对已有一定市场化基础的国外同行带来冲击,也对我国电力市场带来新挑战。

国外的电力市场建设是在思考如何构建一个灵活市场、辅助服务市场、容量市场,确保可再生能源能够更好地融入。我国虽处于市场化初期,但这些因素也应该提前考虑。

未来我国的煤电发展,将从电量供应主体转为容量供应主体。容量供应主体就是说我们在电力运行里,是需要煤电行业的。问题在于怎么在市场上体现它的价值,在电力市场的设计里,应该要有必要的辅助服务市场,或者专门的容量市场,让不同的市场主体在这个市场里以自身优势去获取应得利益。

九、电力系统成本总体呈现先升后降的“倒U型曲线”趋势;近中期电力转型与电力系统成本上升重叠,远期人人将享受清洁电力红利。

近中期电力系统成本是呈上升趋势的,2015年-2030年,电力系统成本波动上升,2030年-2040年,系统成本缓慢上升,2040年-2050年,供电成本进入下降通道。

在2015年到2030年,电力供应力争实现尽可能的低成本,这个时期还需要大量的基础设施投入。在这一阶段,电力成本一定会上升,电力转型期与电力成本上升期是重叠的。2030年前,是我们能不能实现经济可持续这个发展目标的关键时期。

2040年以后,因为我们不需要太多的电力基础设施的投入。在这个阶段,要做的是存量优化,我们肩上的任务会轻很多,进入一个享受可再生能源红利的阶段。

十、迈向可再生能源为主的新一轮全球能源转型将改变国际能源合作及治理架构;我国电力转型实践将助力全球能源互联网战略构想。

未来的国际能源合作,一定会切换到技术分享和电力供应安全这些方面。而且这个应该要纳入全球能源治理架构。现行全球能源治理架构主要是以石油天然气的资源可获得性为主体。下一步,在国际能源治理结构方面,应该会有所变化。

中国在推动“一带一路”建设和周边合作方面,有很多前期的研究和未来的一些实施方向。这个也会为未来国际能源合作,国际能源治理架构的重新构建提供一定的经验。

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