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行业动态

能源革命如何去煤化?电力如何变革?最顶尖的能源思考者有不同见解
发表时间:2017-09-26   阅读:110

中国工程院和国家能源局联合举办的能源论坛至今已有四届,在此届论坛,“电力创新”首次成为研讨焦点。电力系统将如何助力能源转型?能源革命是否要去煤化?分布式和集中式如何平衡?电力能源行业最顶尖的思考者给出各自答案。

与会者从各自领域出发,为电力创新提出各自见解,有的希望在原有技术上更进一步做到极致,有的希望跳出原有模式来一场彻底革命。这表明,能源转型与电力创新尚未有共识,亟待更多的研究支撑,也需要更多的实践探索。

化石能源怎么办?

谈到国内能源转型不可能绕开化石能源,电力系统亦是如此。

中国工程院原副院长谢克昌指出,现代能源体系要求能源在全产业链上达到清洁、低碳、安全、高效四个方面目标。对于清洁,谢克昌强调“清洁高效利用的煤炭也是清洁能源”。对于低碳,谢克昌认为各种能源都需发力,其中非化石能源重在提高经济性和规模化发展,核电需继续向安全、高效发展,而化石能源特别是煤炭的清洁、高效、可持续开发利用也将发挥重要的作用。

对于中国应对气候变化的外交政策,谢克昌认为不应将“气候举旗”看成一蹴而就的短期策略,需要谋定而后动,密切关注特朗普在化石能源方面的举措,并指出,智库要实事求是地通过科学咨询为国家科学决策提供科学支撑,“不要把话说得太满”。

作为国际知名洁净煤技术专家,中国工程院院士岳光溪认为所有化石燃料都是污染性燃料,能源转型应发展清洁燃料利用技术而不是在没有可靠的清洁能源来源时就简单地抛弃化石燃料。循环流化床技术虽然并不起源于中国,却在中国屡屡取得突破,其制造、运行水平均已经达到世界领先地位,而进一步推进该技术,可发展成一种低成本的、以燃烧过程中气体污染物控制为主的超低排放燃煤技术。

另一位中国工程院院士刘吉臻对于循环流化床燃烧技术也十分认可,特别看好其在火电灵活性改造上将发挥重要作用,刘吉臻认为火电未来会发展成为“一头灵活的大象”,担起调峰电源的重任。

中国工程院院士黄其励认可火电灵活性的重要性。他表示灵活性是新能源时期赋予燃煤机组的新角色,煤电除了需要清洁、高效地提供电能外,还需要通过为电网提供弹性支撑,黄其励同时指出享受调峰服务的一方需要给予火电合理的补偿。

刘吉臻认为,为了适应高比例可再生能源接入,电源、电网、用户三方都需响应,其中电源侧的响应主要指电网友好型新能源发电技术的开发、多源互补以及灵活发电技术,而在中国灵活性电源如抽水蓄能与气电装机有限,火电灵活性改造是提供灵活电源最现实、最有效的措施。刘吉臻指出,目前国内火电机组无论是调峰深度、变负荷速率还是快速启停能力都离丹麦、德国、美国等国家有较大差距,这也意味着未来火电灵活性改造有很大的空间与潜力。

除了对火电灵活性改造技术进行分析与展望外,刘吉臻对于传统的调度模式也提出了建议,他认为传统的调度直接调度机组,难以及时掌握机组信息,且直调机组数量庞大、系统复杂,厂级调度才可最大化机组的灵活性。

可再生能源如何发展?

黄其励院士对国内新能源发展面临的挑战与创新对策进行了阐述。他认为,国内新能源发展主要面临五大挑战,首先是消纳矛盾突出,“三弃”现象严重;其次是新能源利用形式单一,主要用来发电;第三是新能源发电振荡问题影响系统安全运行;第四是新能源发电设备与电网友好的标准偏低,易脱网;最后是可再生能源发展基金资金不足,补贴拖欠。

至于应对之策,黄其励提出需要抓短板和抓系统。其中抓短板有三个层次。首先近期短板,即调峰能力的不足,需要注重电源结构的调整,即加强调峰能力建设和市场辅助服务政策,加大火电灵活性改造和巨大热容量的利用,以及重视自备电厂的公平调峰和用户侧的“虚拟”调峰。

其次是补齐中期短板,即注重二次能源的电气化、扩大电力需求,加大储能技术的开发,加快建设全国电力市场。最后是补齐中长期短板,即重视新型输电技术、超导材料和高比例可再生能源并网后的电网安全。

至于抓系统,黄其励强调能源系统的高度互联,指出需要关注负荷侧响应;新能源的多种利用,如新能源电力制氢、供暖,热能的跨季节、跨地区利用等;形成全国的电力市场,以实现地区互济、资源共享;以及协同负荷侧,结合微电网等技术实现多用户互补。最后黄提出技术创新和管理创新需要协同,其认为可再生能源配额制加绿证交易制度可促进新能源行业持续健康发展。

新能源的消纳问题也是多位专家关注的重点,但对于应对之策各有想法。中电联理事长刘振亚和国家电网公司董事长舒印彪均指出发展特高压技术,西电东送是解决新能消纳的良方。

但中国工程院院士余贻鑫在同eo记者交流时直言“可再生能源只能西电东送是伪命题”。余贻鑫指出,很多人认为东部不合适发展新能源,土地是制约的关键因素,其实不然,覆盖国内2050年全年用电量只需要占国土1.1%的光伏,所以土地不是问题,但应对其间歇性需要创新。

余贻鑫认为,分布式对于电力系统才将是颠覆性的革命。“想象未来建筑物不仅屋顶,四周也覆盖上光伏板”,余贻鑫表示这才是未来的发展趋势,若失去了这一空间,中国损失太大。

余贻鑫指出调峰能力是制约电力系统接纳可再生能源发电的最根本因素,而国内主要利用火电机组的调峰,导致“弃风就是因为远距离输送”。据余贻鑫分析,电力远距离输送其实是占据了受端的基荷,即受端系统可用调节容量减小,从而导致受端可安装的波动性可再生能源减少。并给出了具体数据,即大规模远距离输送模式向受端系统每注入1单位的新能源,会使得受端系统减少2单位的就地消纳模式的新能源。

余贻鑫强调为了实现可再生能源的就地利用,智能配电网技术的发展将提供最佳的解决方案。据余贻鑫分析,现有的配电网络是按单向潮流设计,不具备有效集成大量分布式电源的技术潜能,故难以接纳高比例的分布式可再生能源,而智能电网通过配电数据信息化、先进的传感测量技术、高级计量体系、高级配电管理和自动化等关键技术可以完成高比例的分布式可再生能源并网这一任务。

能源政策不能靠拍脑袋制定

对于集中式和分布式发展,中国科学院院士薛禹胜会后对eo记者表示,两者需要协调,现在多发展集中式,分布式也不能忽略,至于如何平衡则需从全社会成本的角度考量。

薛禹胜表示,在一定年限内,中国需要实现什么样的能源目标,以及实现同一目标,采用不同的路径,所需付出的全社会代价都是不同的。薛禹胜指出在能源目标的设定与路径的选择时需要考虑如能源种类、自然灾害、供应安全等物理因素,信息获得与挖掘、信息安全、智能决策等信息要素,以及电力经济、市场监管、投资等社会因素。

在薛禹胜看来,中国能源政策的制定多是凭经验,拍脑袋而定,“谁都可以说,讲得多了大家都趋同了,便成了真理”。而薛禹胜目前的研究重点是建立模型,希望为中国的2050年的能源目标及路径选择提供依据。

在向eo记者讲解其模型时,薛禹胜举了一个投资风电的例子。他指出较早投运的风电,虽排放收益大,但风机的质量、技术水平比后来者差。而较晚投运的风电效率高、经济性好,但减排的收益相对早投运的少。投运的早与晚,看上去存在矛盾。

薛禹胜表示,其实每种能源都有其优点和缺点,选怎样的能源组合,在何时何地建,都会影响到能源的安全性、环境的安全、经济的指标。而他正在做的便是把不同方案中表现的各项指标折算成经济代价,用总的经济代价表征每一路径,最后比较所有路径的综合经济代价,从而得到2050年中国能源目标与路径的最优选择。薛禹胜告诉eo记者,目前建模工作已初步完成,正在等来自煤炭、石油、天然气等各种部门提供的能源数据,预计今年年底可以给出一个初步结果。

薛禹胜也表示,这项建模工作十分困难,主要体现在对不确定性的考虑,比如对于政策改变的预计,其并未选用概率模型,而将其纳入扰动考虑,正如在传统的电力系统可靠性分析时,对于外部自然灾害、成片的故障也作为扰动。薛禹胜认为最终结果的好坏,建立在数据和模型的准确性上,虽然不可能完全正确,但总比没有强,并且,无论是数据还是模型均可接受批评,从而有实质上的改进。

薛禹胜告诉eo记者,在物理系统中,所运行每个系统都是建立在沙盘推演、不断仿真的基础上,从而选出一个最佳方案,没有理由在决策界不能如此。另外,他认为既然在作战时,面对更多的不确定性,都需要经过沙盘推演,而能源决策作为一个将影响未来很长一段时间的经济投资的重大决策,却并未充分推演,十分不合理。薛禹胜表示,未来虽然有众多不确定,但风险管控的工作不能不做。