新能源，各國爭奪的籌碼
大力發(fā)展新能源已是世界各國低碳轉(zhuǎn)型過程的重點。
當前，世界能源發(fā)展面臨資源緊缺、環(huán)境污染、氣候變化三大挑戰(zhàn)。以我國為例，化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)對大氣、水質(zhì)、土壤、地貌等造成了嚴重危害，東中部地區(qū)的霧霾天氣已經(jīng)成為了困擾人民群眾的“心肺之患”。
9月18日，在中國工程院“低碳奧運院士行”研討會現(xiàn)場，“大力發(fā)展新能源，是能源革命的戰(zhàn)略方向和必由之路?！比蚰茉椿ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織主席、中國電力企業(yè)聯(lián)合會理事長劉振亞在主旨發(fā)言中的一句話引起了參會院士、專家的共鳴?！霸贕20杭州峰會前夕，9月3日，中國與美國共同簽署了《巴黎協(xié)定》批準文書，規(guī)定將全球平均氣溫升幅控制在2攝氏度以內(nèi)，要實現(xiàn)這一目標，必須發(fā)展清潔能源。”中國工程院院士余貽鑫在認可清潔能源發(fā)展必要性的同時，還肯定了我國發(fā)展新能源的資源優(yōu)勢：“以太陽能為例，按年平均光照時長1200小時計算，在光電轉(zhuǎn)化率16%、系統(tǒng)整理效率80%的基礎(chǔ)上，我國只需開發(fā)0.5%國土面積的太陽能資源，便可以滿足2015年全年的社會用電量。”
79歲的陳清泉院士同樣看好新能源的發(fā)展前景。在他看來，能源將成為新一輪科技革命的制高點，發(fā)展新能源、實現(xiàn)能源低碳轉(zhuǎn)型也將成為各國爭奪這一制高點的重要籌碼。
進入21世紀，全球發(fā)展新能源的步伐逐漸加快，我國的發(fā)展勢頭更是遠遠超出預(yù)期。據(jù)了解，從2000年到2015年，全球風電、太陽能發(fā)電裝機容量分別增長了23倍、175倍，我國更是增長了280倍、1400倍。
2014年6月，國務(wù)院印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》，明確提出要大力發(fā)展可再生能源，“到2020年，非化石能源占一次能源消費比重達到15%?！?/p>
經(jīng)過各方共同努力，我國用10年的時間走過了美國、歐洲25年的發(fā)展歷程，新能源實現(xiàn)了從200萬千瓦到2億千瓦的歷史性跨越。據(jù)了解，截至今年8月底，國家電網(wǎng)已經(jīng)成為了全球新能源規(guī)模最大、發(fā)展最快的電網(wǎng)，并網(wǎng)風電、太陽能發(fā)電裝機容量分別達到1.25億千瓦和6667萬千瓦，均居世界第一。
余貽鑫院士認為，中國在發(fā)展清潔能源方面，仍面臨著較大挑戰(zhàn)。
在新能源規(guī)模爆發(fā)式增長的過程中，我國在統(tǒng)籌規(guī)劃、技術(shù)標準、市場機制等方面的短板逐漸凸顯。為解決這些問題，國家電網(wǎng)公司提出“一特四大”戰(zhàn)略，建成投運“四交五直”9個特高壓工程，在建“四交六直”10個特高壓工程，促進大煤電、大水電、大核電、大型可再生能源基地的集約化開發(fā)，明確“建設(shè)大電網(wǎng)、構(gòu)建大市場”的發(fā)展思路，并加強技術(shù)創(chuàng)新，助力新能源大規(guī)模開發(fā)利用。
示范工程推廣更有意義
9月18日，河北省張家口市張北縣。一大早，參與“低碳奧運院士行”的院士們踏上了國家風光儲輸示范工程的觀景臺。眼前，成片的光伏板整齊排列，在陽光的照耀下熠熠閃光，遠處的風力發(fā)電機高大挺立，與群山交相呼應(yīng)，宛如風車巨人揮舞著手臂，將源源不斷的清潔能源送到千家萬戶。
“這是我第三次來到國家風光儲輸示范工程，每一次來都會有新的收獲，這次來，我如同品嘗了一頓豐盛的能源大餐。”黃其勵院士感慨道。
為克服新能源隨機性、波動性、間歇性等特征，國家電網(wǎng)公司于2009年6月決定全面啟動張北風光儲輸師范項目建設(shè)。該工程規(guī)劃總?cè)萘繛轱L電50萬千瓦、光伏發(fā)電10萬千瓦，儲能7萬千瓦，年發(fā)電量12.5億度，相當于節(jié)約標準煤42萬噸，減少二氧化碳排量90萬噸。
“目前，示范工程的風電和光伏發(fā)電的年利用小時數(shù)分別達到了2389小時、1564小時。”國網(wǎng)冀北電力有限公司相關(guān)負責人告訴記者，國家風光儲輸示范工程是世界上規(guī)模最大的風光儲輸系統(tǒng)，目前電源總?cè)萘窟_到57萬千瓦，智能變電站變電容量66萬千伏安，靜止無功補償（SVG）容量18萬千伏安，主要指標處于世界領(lǐng)先水平。
“在河北張家口壩上地區(qū)建成世界第一個風力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電于一體的新能源綜合示范工程，并通過深度研究風光儲聯(lián)合發(fā)電控制運行方式和調(diào)度模式，取得了一批原始性的創(chuàng)新成果。為加快解決新能源大規(guī)模并網(wǎng)世界性技術(shù)難題、推動新能源領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻了力量?！敝袊こ淘耗茉磁c礦業(yè)工程學部主任彭蘇萍院士這樣評價張北風光儲輸示范工程。
據(jù)了解，張家口市風能資源可開發(fā)量4000萬千瓦，太陽能資源可開發(fā)量3000萬千瓦，年平均日照時數(shù)2898小時，全年活動積溫2448攝氏度。就在4個月前，5月13日，國網(wǎng)冀北電力在張家口市發(fā)布《全球能源互聯(lián)網(wǎng)張家口創(chuàng)新示范區(qū)發(fā)展白皮書》，提出要打造全球能源互聯(lián)網(wǎng)“樣板間”，這實際上是一個在單一區(qū)域內(nèi)匯集智能電網(wǎng)、特高壓、清潔能源三大核心要素的綜合性展示平臺，也是全球能源互聯(lián)網(wǎng)的典型縮影。
一份來自張家口市的發(fā)展規(guī)劃顯示，到2020年，張家口市清潔能源裝機將突破2000萬千瓦，屆時55%的電力消費將來自清潔能源，全部城市公共交通、40%的城鎮(zhèn)居民生活用能、50%的商業(yè)及公共建筑用能來自清潔能源，40%的工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)零碳排放。
2022年，第24屆冬季奧林匹克奧運會將在北京和張家口舉行，新能源的開發(fā)利用勢必會在很大程度上踐行“綠色奧運、低碳奧運”的發(fā)展理念。據(jù)了解，2022年冬奧會配套工程將實現(xiàn)冬奧專區(qū)電力消費100%清潔化，專區(qū)交通運輸全部采用清潔能源供能，奧運場館和附屬供電設(shè)施將實現(xiàn)“分鐘級”自愈。
“示范工程還需不斷總結(jié)發(fā)展經(jīng)驗，持續(xù)地、動態(tài)地追蹤新能源發(fā)展目標?！秉S其勵說。
分布式能源值得期待
目前，美國已發(fā)布《清潔電力計劃》，將提前退役5400萬千瓦煤電；英國計劃到2025年關(guān)閉所有燃煤電廠；德國計劃在2030年，可再生能源發(fā)電比重達到50%……可見，構(gòu)建以新能源為主導的能源供應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到了廣泛認可。面向未來，中國新能源發(fā)展的方向何在？
就開發(fā)方式而言，中國工程院院士韓英鐸認為，分布式與集中式發(fā)展同樣重要。當今的新能源發(fā)展需要大規(guī)模、集中式輸送，但分布式同樣大有可為，諸如微電網(wǎng)一類的技術(shù)是對能源互聯(lián)網(wǎng)的實踐，也意味著智能電網(wǎng)的延伸。
在世界范圍內(nèi)，兩種開發(fā)方式都具有較好的發(fā)展前景，據(jù)了解，預(yù)計2050年，全球集中式清潔能源發(fā)電量將達到55萬億度，分布式清潔能源發(fā)電量也將達到11萬億度。在資源配置方面，我國80%以上的風能、太陽能分布在西部北部地區(qū)，70%以上的用電需求集中在東中部地區(qū)，這便導致了新能源無法大量就地消納和平衡。目前，我國電網(wǎng)跨區(qū)輸送能力只有6900萬千瓦，僅占水電、風電、太陽能發(fā)電裝機總?cè)萘康?6%。因此，我國亟需加快建設(shè)以特高壓為骨干網(wǎng)架的大電網(wǎng)，構(gòu)建東、西部特高壓同步電網(wǎng)，從而滿足新能源大規(guī)模發(fā)展的需求。
隨著技術(shù)的發(fā)展，新能源的經(jīng)濟性也將大幅度提升。據(jù)美國阿貢實驗室預(yù)計，未來5年內(nèi)，儲能電池能量密度有望提升至目前的5倍，成本降低至目前的1/5。
“目前電網(wǎng)儲能技術(shù)的發(fā)展，尚不能滿足新能源的開發(fā)需求?！痹谥袊こ淘涸菏織钤Ｉ磥恚磥黼娋W(wǎng)需要研發(fā)出理想的儲能技術(shù)，具備安全性能強、壽命長、使用方便、價格低廉等特點。
此外，電網(wǎng)安全仍是與會院士、專家關(guān)注的重點。中國工程院院士邱愛慈認為，在短期內(nèi)，電網(wǎng)仍然會圍繞特高壓、智能電網(wǎng)發(fā)展，集中式和分布式相結(jié)合，在這樣的背景下，安全問題必須得到充分重視。對此，國家電網(wǎng)公司將加快發(fā)展抽水蓄能，建立煤電深度調(diào)峰機制，增強電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力，并加快形成特高壓交、直流協(xié)調(diào)發(fā)展、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強網(wǎng)架，從根本上提升電網(wǎng)安全承載能力。
