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周孝信:能源革命的发展与技术趋势

光伏系统工程  来源:北极星太阳能光伏网    2019/9/11 14:14:44  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:“当前低碳化和可再生能源已经成为全球能源结构调整的大趋势,以光伏、风电、地热为代表的可再生能源蓬勃发展,不断驱动能源格局的优化,随着信息技术和能源技术的加速融合,互联网+、智慧能源时代正全面开启。”9月10日下午,中国电科院名誉院长、总工程师,周孝信教授在智慧能源与绿色发展论坛发表了重要讲话,并主题分享《新一代电力系统与能源互联网》。

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专题链接:现场直播丨智慧能源与绿色发展论坛

以下为会议实录:

首先看看发展的趋势。

我大概是七八年前提出三代电网的概念,因为我确实还是从在上世纪90年代一直到上世纪整个电力发展还是不一样的。

所谓第一代就是非常小的机组,小电网、低电压,第二代电网就是经济迅速发展,对电的需求高速增长一个大电网、大机组、大高压、特高压的时代。

第二代电网很好,资源配置能力很强,大家都很高兴、很欢迎,不过它是化石能源为主,所以我给它定义不可持续的发展模式。

第三代我们希望是可持续的,就是绿色发展,刚才两位专家讲的绿色发展,希望可再生能源它的发电能占百分之七八十。另外一个发展模式就是强调骨干电源和分布电源协同发展,以及大电网、局域网的协同发展。

刚才说到绿色发展,我觉得新世纪的发展非常重要的两件事,一个是绿色发展,第二个就是数字革命。这是两个革命,绿色发展也是一种能源革命,来推动我们整个能源系统的发展,也极大推动电力系统的转型。

怎么衡量这个新一代电力系统,我给它定义几个模式特征。

一是可再生能源优先,这恐怕是在相当长的时间内还是这样的特征。

二是集中分布并举,

三是供需互动,

四是强调能源电力的综合服务。

关键指标有这么几个,我定义了四个关键指标:

一是非化石能源在一次能源消费中的比重,这是我们国家对能源很重要的指标,我认为是最重要的指标。

二是非化石能源发电量在发电量中的比重,这也是非常重要的,希望到2030年到50%。

三是电能在终端能源消费中的比较,我们当然希望提高这个比重,当然这个比重应该提高,而且提的比发达国家现在的水平高很多才行,因为他们是油气很多,我们是油电。下面是能源利用效率,以前只考虑发电效率,不考虑整个系统的效率,要跟能源系统结合,总体能源系统效率。

另外一个是二氧化碳排放是关键指标。

下面这几张图是把刚才说的这几个参数,左边这张图就是非化石能源,绿颜色的曲线,比例逐步提高,2050年希望提高到50%,黑颜色曲线是煤炭,到2050年希望降到20%,这个也许是个激进的提法,我想必须达到这一点,不达到这一点能源变革、能源转型就没有实现。蓝颜色就是油气。

这个是电能在终端消费中的比重,希望提到百分之四十几,从2035年以后到2040年、2050年提高很快,希望提高43%。

另外,这个系统的效率也希望能够提高比目前30%左右,有两条线,一个是35,一个是47,35是没有考虑我们终端消费能源效率提高,只是源端的效率提高,红颜色就是综合总的效率,提高到接近50%,这是很高的要求。

最右边那个图是排放,能源系统二氧化碳排放,希望能够在2030年、2035年以后迅速下降,降到百分之五十几,能不能做到,我认为也是必须做到的。下面就是电力系统,大概是占能源系统1/3,如果现在散烧煤能够解决,这个比例可能就不一样。

一次能源消费中废话能源消费占比,现在公布的,发改委能源所公布的数据,2015年12,2016年13.3,2018年是14.3,我采用简单的办法算一下,算一下电力系统一次能源的电力。

我认为电力是两种,电力总的来讲是二次能源,作为一次能源来说,电力也有一次能源的部分,这部分就是水电、核电、光伏能源这些,这个电算出来,大概就非常接近于实际的数,也就是90%以上的非化石能源的提供者是谁,是搞电的,是搞非化石能源的电。

这个是2018年的情况,你们可以看,煤电装机,我们现在大部分用的还是煤电,确实在过去历史上发挥非常重要的作用,提供了丰富廉价的电源。

但问题是我们怎么解决它里面的二氧化碳的排放,怎么为世界全球的气候变化做贡献,所以我们的想法是要逐步地减小煤电的比例,逐步降低,不能再多了,降到什么程度?

右边2020、2030年、2050年,三个水平年,到2050年的时候,非化石能源电量占78%,煤电装机容量占到,大概8%,不到10%,发电量占13%,这个要起的作用是不同的,现在是基础能源,基本上是60%是他提供,到那个时候希望能够提供调节性的能源来为可再生能源提供更好的基础,同时也是应对一些突发事变造成的一些影响,所以它的功能要有变化,能源煤电也要转型。

技术特征。

技术特征归纳为四点,

一是高比例可再生能源系统。

二是高比例电力电子装备,我们的输电大量采用集流输电,比例越来越高。

三是多能互补的综合能源电力系统,本身要考虑多能互补,除了电力以外还有集中能源服务。

四是信息物理融合的智慧能源电力系统。

四个技术特征能不能概括新一代电力系统呢?大家可以讨论。

但是由于这些特征确实带来电力系统很大的问题,比如可再生能源高比例,比例高到百分之七八十的电量,你能保证电力系统的平稳供应吗?这是很大的技术挑战。

另外高比例电力电子装备,电力电子装备代替了传统的发电机,系统发生一个扰乱,它的惯性就起作用,很快能平息,而现在的装置惯性很小,最近讨论英国停电,很多人分析是电力电子装置接多了惯性太小,造成了频率下降很快,我们国家也面临这样的问题。这个问题怎么解决这就是我们电力系统工作者必须解决的问题。现在很多高等学校的老师、同学、研究机构、工业界也都做了大量工作,经过几十年努力这些问题是能够解决的。

这里面特别说一下综合能源电力系统,我提出概念两个,把它分成两类,一个叫源端基地综合能源电力系统,特别是西部。

西部可再生能源是非常丰富,可能由于输电、电网的问题很难消纳,所以可能要放放速度,但是我认为二三十年之后西部还是要发挥它更大的作用,这个作用一个需要两方面实现,一个是西部不同可再生资源要实现互补,互补以后可以实现效率,就地使用也更有利。

第二个意义,除了西部,除了生产电以外,光伏,有些高耗电的产业可以用,再一个,我希望能够用电,用很便宜的可再生能源电,能制氢、甲烷等等,变成液体燃料,阳光燃料,这个作用很大。

可再生能源不可预测的事情很多,今年风不好,或者这个季度的太阳不好,整天下雨,怎么办?靠这些能够长期储存、能够运输、能够随时动用的能源,太阳的液态能源来把它补充进去。所以这个在西部来说未来的发展是两方面,一个是搞电,一个是搞气。东部希望终端消费能源系统,这个大家谈的很多。

能源互联网,我们搞电搞了十多年,智能电网,突然又说的能源互联网,什么概念?他们之间什么联系?实际上智能电网我们已经有的定义,

能源互联网从学术上来说是很严格的定义,我想还是可以简单的理解。就是能源互联网就是在智能电网的基础上我考虑多能互补,进而推动能源产业形态的互联网化,我觉得这个是一个我的理解,不一定对。

物联网,今天我们叫国际工业与能源物联网大会,物联网和互联网又是个什么概念?我的理解就是能源物联网等于能源互联网与万物互联,原来也通过信息系统也互联,但是连的不够,还没有做到万物互联,数据有很多,但是还没有充分利用,量也不够,所以希望通过这样一个万物互联,通过全面感知、可靠传输、智能处理把这些数据用起来,实现数据驱动的智能化,配合人工智能等等,来支撑系统更高水平的价值创造。

我觉得这些是一脉相承的东西,只不过在不同的技术要求不一样而已,没有本质上很大的区别,这是我个人理解。所以现在叫国家的研究计划还是叫智能电网的计划,实际上里面包括的互联网、物联网都包括进去。

现在大家谈数字化谈的很多,我想做我们搞能源的来说,我们必须头脑必须清醒,就是我搞这些目的是什么。这个就是所谓核心目标到底是什么,我给它归纳了四点。

一有利于大幅度提高能源综合利用效率。这个千万不能忘记。

二有利于规模化可再生资源

三是有利于提高能源电力系统安全性和经济性。安全性非常重要,包括国家能源安全,中等就是电力系统的安全,小的是一个用户供能供电的安全,都是安全。

但是在目前来说,我个人看法,绿色发展和安全是不可分的,必须在绿色发展的基础上来谈安全。这是第一个看法。

另外安全和经济也要把它统一起来,不能强调了安全就忽略了经济,安全性与经济性,前面讲绿色发展,这个是讲安全与经济性。

第四是为终端用户提供便捷可靠优质的综合能源服务。第五是推动技术装备产业发展。在座很多搞装备的,我们搞能源互联网也好,能源物联网也好,要推动装备,包括小到传感器,包括电力电子装置,这些都要在我们这样一个能源大发展的过程之中来得到发展。

这是国家电网公司在年初工作会议上提出的目标,他讲国家能源公司提出三型两网世界一流能源互联网企业的战略目标,现在泛在物联网也谈的很多,我这里不全面介绍,也没有能力介绍它很细的细节。我们希望这样一个国家电网公司他提出来这样一个理念、一个战略目标,我想是顺应了现在绿色发展和能源革命的要求,大家应该都支持它。

(发言为北极星太阳能光伏网根据速记整理,未经本人审核)

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