自1980年以來,我國能源強(qiáng)度已下降80%,能效提高約5倍。經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)入新階段,能源發(fā)展也進(jìn)入新階段。
城市能源利用水平是城市發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志。我國城市人口眾多,能耗較大,也因此成為能源轉(zhuǎn)型的主戰(zhàn)場。目前我國城市能源轉(zhuǎn)型已具備良好的物質(zhì)基礎(chǔ),但能源的供應(yīng)、環(huán)境與管理面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
提升東部能源自給率具備可行性
目前我國城鎮(zhèn)化率超過50%,但城市能源消耗占比超過80%,城市用能亟待變革。一直以來,東部能源、城市能源發(fā)展踐行著“電從遠(yuǎn)方來”的思路。東部是我國能源的主要消耗區(qū),而西部和北部是能源的富集區(qū)。過去我國東部能源供應(yīng)主要靠西部來解決,西電東送,北煤南運(yùn)是長期國情。但在能源技術(shù)日益提升、能源轉(zhuǎn)型不斷推進(jìn)的新形勢下,應(yīng)加大開發(fā)東部自身能源。目前,東部自給能源比例較低,但實(shí)際上東部自給能源可開發(fā)潛力是很大的。
高比例的能源自給靠什么?一方面靠節(jié)能提效,另一方面要發(fā)展中東部的電源。發(fā)展本地電源,使中東部既是電力的消費(fèi)區(qū),又是電力的生產(chǎn)區(qū),并以電源的新形態(tài)發(fā)展助推電網(wǎng)新格局;西部發(fā)展經(jīng)濟(jì),即發(fā)展本地負(fù)荷,使得東西部用能都可從身邊來,以此緩解發(fā)展的不平衡、不充分,逐步改變東部地區(qū)以外來電為主,外來電以煤電為主,自發(fā)電用煤也基本來自北煤南運(yùn)的局面。
中東部新增電力高比例自給有沒有可行性?可以從資源、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)三個(gè)方面的數(shù)據(jù)來看。
從資源情況來看。中東部的能源資源應(yīng)考慮低風(fēng)速區(qū)域資源的潛力,中東部陸上風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量是8.96億千瓦。陸上再加上海上風(fēng)電可開發(fā)資源合計(jì)約11億千瓦。水深在5~25米范圍內(nèi)的海上風(fēng)電技術(shù)可開發(fā)量可以達(dá)到2.1億千瓦。集中式光伏電站可開發(fā)潛力是3.58億千瓦,分布式光伏裝機(jī)潛力是5.31億千瓦,包含光伏建筑一體化在內(nèi),共計(jì)近9億千瓦。
中東部房屋建筑面積大約是10萬平方千米,如果2050年中東部總用電量的1/4可由光伏產(chǎn)生,所需要的安裝面積大約是中東部現(xiàn)有房屋面積的1/4。中東部目前已開發(fā)的風(fēng)和光占了可開發(fā)資源量的百分之幾?從目前的數(shù)據(jù)來看小于1/10,也就是說還有9/10以上的風(fēng)光沒有開發(fā),可再生能源開發(fā)潛力巨大。
東部各省是節(jié)能提效的先行區(qū),是用電用能最多的地區(qū),也是經(jīng)濟(jì)、技術(shù)較為先進(jìn)的地區(qū),具有節(jié)能提效的條件。中國核能以及海上風(fēng)電在東部沿海地區(qū)同樣是優(yōu)先發(fā)展區(qū),此外,東部天然氣含非常規(guī)天然氣以及LNG,進(jìn)口的接受區(qū)也在東部,再加上分布式光伏、生物質(zhì)能、固體廢棄物的資源利用以及地?zé)帷⒐I(yè)余熱和一部分水電,以上資源加起來,中國東部可開發(fā)的能源資源不少。
從技術(shù)可行性上來看,光伏和風(fēng)能等可再生能源技術(shù)可行性已經(jīng)基本解決,這幾年技術(shù)也在不斷進(jìn)步。但光和風(fēng)具有間歇性,規(guī)模化利用要與儲(chǔ)能相結(jié)合,而儲(chǔ)能技術(shù)在近年來亦有明顯進(jìn)步,成本降低很快。現(xiàn)在東部地區(qū)還有不少火電,還要繼續(xù)發(fā)揮好火電的作用,包括煤電的清潔、高效利用。與此同時(shí),火電靈活性改造以及調(diào)峰技術(shù)可促進(jìn)風(fēng)電和光伏消納,火電既能起到主體電源的作用,又具有調(diào)節(jié)電源的地位,而后者還將繼續(xù)強(qiáng)化。再加上網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)、智能化技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)的迅猛發(fā)展,以及東部在科技、人才方面的優(yōu)勢,這些都為東部地區(qū)發(fā)展可再生能源提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
舉個(gè)例子,浙江嘉興有核電,有光伏,又有風(fēng)電,還開發(fā)了信息平臺(tái)支撐能源系統(tǒng)整合,其能源結(jié)構(gòu)中非化石能源占比較高。能源技術(shù)的進(jìn)步支撐了東部可再生能源的利用,如果東部要把自己的風(fēng)能、太陽能利用好,一定要與儲(chǔ)能相配合。儲(chǔ)能具有多種用途,除了平抑風(fēng)光的間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性以外,還可以利用峰谷電價(jià)差進(jìn)行調(diào)峰,在微網(wǎng)以及電動(dòng)汽車等方面的應(yīng)用大有前景。目前抽水蓄能是儲(chǔ)能領(lǐng)域里最為成熟的類型,化學(xué)儲(chǔ)能的創(chuàng)新發(fā)展在近年來也非常活躍,儲(chǔ)能成本逐步下降。
另外,東部地區(qū)的分布式光伏也已經(jīng)開始提速發(fā)展,太陽能汽車、薄膜太陽能建筑一體化,即BIPV開始得到應(yīng)用,用戶發(fā)電系統(tǒng)以及便攜式設(shè)備也在發(fā)展之中。
在這種情況下,中國東部電網(wǎng)格局應(yīng)該考慮這樣一個(gè)方向,即集中式智能化電網(wǎng)+分布式發(fā)電為基礎(chǔ)的微網(wǎng)網(wǎng)絡(luò),二者可雙向互動(dòng),后者也可獨(dú)立運(yùn)行。分布式如果發(fā)展起來,那么東部不僅是電力的消費(fèi)者,同時(shí)也可成為電力的生產(chǎn)者。中國東部應(yīng)成為能源的產(chǎn)銷者,如果這個(gè)觀念能在業(yè)內(nèi)達(dá)成共識(shí)、受到認(rèn)可,那么對于我國整個(gè)東部的能源體系設(shè)計(jì)、發(fā)展戰(zhàn)略都將是一個(gè)重要的轉(zhuǎn)變。
目前,浙江長興正在發(fā)展虛擬電廠。虛擬電廠起源于配電網(wǎng)中分布式能源的大規(guī)模應(yīng)用。分布式能源具有間歇性,通過儲(chǔ)能裝置把它們組織起來,形成可控的、類似電廠的組織,可處理好與大電網(wǎng)的關(guān)系,虛擬電廠是“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、售、服”一體化的智能大管家。目前長興的分布式能源正在發(fā)展之中,加上長興化學(xué)儲(chǔ)能電池也比較發(fā)達(dá),通過儲(chǔ)能裝置把分布式能源組織起來,可以有效降低分布式電源對大電網(wǎng)的干擾。
從經(jīng)濟(jì)可行性來說,高成本曾經(jīng)是制約可再生能源的發(fā)展因素之一,但是這些年可再生能源發(fā)電成本下降很快,1980~2013年風(fēng)電成本下降了90%,2020年上網(wǎng)電價(jià)將與煤電成本相當(dāng)。2010~2017年國際上光伏發(fā)電成本從0.36美元/千瓦時(shí)已經(jīng)降到0.1美元/千瓦時(shí),下降幅度73%,且還在進(jìn)一步下降中,可以說風(fēng)光發(fā)電成本已進(jìn)入化石燃料電站的成本區(qū)間,海上風(fēng)電和光熱發(fā)電成本仍偏高。
實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)—環(huán)境雙贏發(fā)展
從全球能源投資來看,從煤炭逐步轉(zhuǎn)向可再生能源已經(jīng)是明顯的趨勢,2017年全球可再生能源投資超出其他能源兩倍以上,這是能源發(fā)展的一個(gè)明顯的風(fēng)向標(biāo)。
中國東部能源供應(yīng)依靠西電東送、北煤南運(yùn)是有歷史原因的,但這并不妨礙新時(shí)期下能源轉(zhuǎn)型的步伐。比照德國和日本的發(fā)展來看,德國風(fēng)能和太陽能從資源分布和資源密度來看,中國東部并不比德國差,德國也沒有外送電力可依靠。日本更是資源極為有限,既沒有西電可以東送,也沒有北煤可以南運(yùn)。德國規(guī)劃到2025年40%~45%電力來自可再生能源,2035年55%~60%的電力來自可再生能源。目前德國每平方千米平均裝機(jī)風(fēng)電約150千瓦,而我國東南省份風(fēng)電裝機(jī)平均值約20千瓦。同樣的資源條件和資源密度,我國東南部的平均裝機(jī)比德國少了七八倍,這也說明我國東南部的可再生能源還有很大的發(fā)展?jié)摿ΑH毡境雠_(tái)了能源革新戰(zhàn)略,提出四個(gè)化:多元化、脫炭化、分散化、數(shù)字化。要做到四化,靠的就是虛擬電廠加上“負(fù)瓦特”,所謂負(fù)瓦特就是節(jié)能。而美國太陽能供電,家庭自發(fā)電已經(jīng)達(dá)到1000萬戶,有些州政府很積極地給予補(bǔ)貼。
反觀我國東部,嘉興和湖州都是浙江的地級市。湖州因?yàn)?0萬屋頂光伏的行動(dòng),現(xiàn)在煤電占電力比例是37%,而嘉興風(fēng)光核電力已經(jīng)占到62.5%。這兩個(gè)地級市在資源上并沒有特別的優(yōu)越之處,從這兩個(gè)案例可以看出江蘇、浙江、山東等省份都應(yīng)該能夠做到能源高比例自給。
上海、蘇州的能源負(fù)荷密度較高,必須有一部分區(qū)外來電保障供應(yīng),這點(diǎn)要實(shí)事求是地承認(rèn)。自產(chǎn)自用的可再生能源也已經(jīng)啟動(dòng)了,他們也可以有一定比例的自產(chǎn)自用。但自產(chǎn)低碳能源潛力有多少?每個(gè)地方都不一樣。比如蘇州,每萬元GDP能源量是0.56噸標(biāo)煤,北京是0.28噸標(biāo)煤,上海位于二者之間。蘇州是一個(gè)高度工業(yè)化的城市,也是結(jié)構(gòu)偏重的一個(gè)工業(yè)城市。因此蘇州和上海還是需要相當(dāng)?shù)耐鈦黼姟5灰驗(yàn)橹袊形麟娍梢詵|送,北煤可以南運(yùn),就可以安心依靠能源從遠(yuǎn)方來。隨著中國東部電的發(fā)展,西電東送的增量會(huì)不會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)?我們是不是一定要依靠不斷增加西電東送、北煤南運(yùn)來保障能源供應(yīng)呢?若想要減輕西電東送的壓力,北煤南運(yùn)的壓力,發(fā)展東部電源,提升能源自給率是勢在必行的。
電從身邊來的東部能源發(fā)展思路符合電力轉(zhuǎn)型和能源革命的方向,因?yàn)檫@更有利于電力發(fā)展平衡充分,有利于電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性、靈活性,也符合綠色、低碳、高效、安全、智慧的方向。
總結(jié)來說,未來我國能源發(fā)展模式是東部帶頭、城市帶頭,推進(jìn)我國能源轉(zhuǎn)型,抓住新常態(tài)和新機(jī)遇,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)-環(huán)境雙贏和健康、可持續(xù)發(fā)展。
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