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未来新型电力系统的建设,发展风电光伏是关键,而发展风电光伏的关键就是有效消纳,按照规划,未来实现碳中和需要建50亿千瓦风电光伏装机规模,每年提供4万亿度电,占总电量的60%。如此多的风电光伏可以大比例安装在西部沙漠各地区吗?这个分析有一定问题,目前光伏装机成本急剧下降,按照电量计算,发电成本已低于燃煤电厂,但要从西北部输入到东部,长途输电的成本跟风光的装机成本几乎差不多,在3元-4元/瓦。11月16日下午,由“中国(无锡)国际新能源大会暨展览会(CREC)”组委会和中国能源研究会共同主办的“2022碳中和行动闭门会会议”上,中国工程院院士、中国节能协会理事长江亿介绍了我国建筑的碳达峰和碳中和。
以下为讲话全文:
未来新型电力系统的建设,发展风电光伏是关键,而发展风电光伏的关键就是有效消纳,按照规划,未来实现碳中和需要建50亿千瓦风电光伏装机规模,每年提供4万亿度电,占总电量的60%。如此多的风电光伏可以大比例安装在西部沙漠各地区吗?这个分析有一定问题,目前光伏装机成本急剧下降,按照电量计算,发电成本已低于燃煤电厂,但要从西北部输入到东部,长途输电的成本跟风光的装机成本几乎差不多,在3元-4元/瓦。
从发电来看,为了解决输送问题需在发电端装储能,而储能只能解决输电网的利用率。若在用电终端装储能,更重要的是储能可以用来解决发电用电在时间上不同步的问题,所以用电侧装储能更有意义,此时又与2000公里距离差有很大矛盾。
另一很实际的问题,如果在西北部安装风电光伏,最后“千军万马”都通过河西走廊,而河西走廊中部有张掖,南有祁连山,北边是沙漠和大山,在中间的空白里头装上百条、几百条、千万千瓦级别的输电线路有很大的困难,空间不足。从这些问题出发可以分析出来,中国要靠风电光电解决问题,重点还得在中东部负荷密集区来发展风电光电,应该是50亿千瓦在中东部,20亿千瓦安装在西北。这样中东部地区每年,一天里边不同时刻,风电光电占总电量的比例会在50-70%之间变化。如何解决风光消纳问题,就成为发展风光电的重点。现在大力发展抽水蓄能,包括用水来做风控调节,还有各种集中储能的设施,像化学储能、物理空气压缩储能、惯性、飞轮等等,包括用火电来调峰,再用C4X来回收二氧化碳,这些办法的投资都非常高,属于高成本的储能方式,所以只能解决30-40%的储能跟调节的任务,剩下百分之六七十的电力调节是依靠用电终端来解决,因为终端储能有巨大的潜力。比如,未来大力发展电动汽车,到2035年,中国将有3亿辆以上的电动四轮小轿车,每个车储电电池是在50-100度电,如果平均70度电,3亿辆车是200亿度电一天的储电能力。中东部地区要用6万亿度电一年的风电光电,一天是二三百亿度,要是有200亿度电的储电能力,基本能够实现对风光的消纳、储存、调节。
此外,建筑终端具有很大的调蓄能力,包括上世纪就开始冰蓄冷、水蓄冷,包括建筑里有大量的风机、水泵,要是让它在2-3个小时这段时间降低转速,80%的转速能使得风量跟水量循环量降到80%。稍微对建筑环境有一点儿影响,但是电功率可就降50%。此外,热泵或者电加热的生活热水通过热水箱蓄热就可以改变用电时间,包括冰箱冷柜这些可时移的用电设备,还有高峰时段对部分次要负荷。据悉,扶梯也可以实行变速调节、还有小家电(里面带有蓄电池),看着每个都不大,但是按照统计全球电池总量的30%左右,都用在小家电上。所以把这块资源要利用起来,这是一个巨大的市场潜力。因此,电动车200亿度电一天,若用了70%,150亿度电,建筑要提供50亿度电一天,两者结合便完成光储调节要求。
接下来的问题到底如何接入?我们提出来建筑光储直柔配电,其中很重要一条是把充电桩接到了建筑内网上,利用建筑本身的配电容量,在建筑配电容量有富裕的时候通过充电桩给车充电。在电力不足时,甚至还可以从车里边取电,供建筑用。这样光储直柔建筑这里边是直流母线,外电往来经过ACDC整流,由直流母线配电给各个用电终端用,这个ACDC就可以根据取电功率来实时的调节直流母线电压。当希望从外边取更多的电时,只要把输出的直流母线电压提高,就会号召各个用电末端,包括这些充电的蓄电池的都用电,这时候取电功率就大了。当希望降低从电网的取电功率的时候,只要把直流母线电压调低,这时候各个用电终端就会尽可能的减少用电功率,这些充电装备就停止了储电,甚至于电压再低,可以释放部分电力从车里头来支撑建筑物里面的用电。这样一来就可以通过调节直流母线电压来调节从电网的取电功率,从而实现整个建筑灵活用电的目的。
问题来了,根据什么信号来调节从电网上的取电电量?什么时候该多取电?什么时候应该少取电?进一步再考虑,既然直流的光储直柔能干这个事儿,若在交流网上加个载波信号,直接用信号去激励各个终端自行进行调节,也行吗?所以不一定是直流。这个基本问题就变成了到底是如何实现用电终端跟电网的协同,这是问题的本质。
江亿表示,风电光伏的有效消纳需要靠终端的蓄能跟调节能力来破解。刚提出来的电力动态碳排放责任因子的说法仅仅是研究构思,希望在真实电网模拟实施。通过模拟检查各种可能出现的情况和问题,不断的修正,使其更符合实际情况。同时,我也呼吁敢为天下先的电力部门先行试验,共同为破解中国新能源消纳的难题,充分调动终端的储能和调节资源,开辟出一条中国特色的新路来。谢谢大家。
(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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