“雙碳”目標下，如何確保能源體系安全平穩(wěn)轉(zhuǎn)型？

?“雙碳”目標的提出給中國能源轉(zhuǎn)型提出了更高的要求。11月16日，在由中國新聞社舉辦國是論壇之“能源中國”上，來自國內(nèi)外的多位業(yè)內(nèi)人士線上參會，圍繞構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵問題、向新型電力系統(tǒng)過渡過程中的煤電角色轉(zhuǎn)換趨勢等熱點話題進行了深入探討。

三峽集團科學(xué)技術(shù)研究院院長孫長平表示，發(fā)展水風(fēng)光儲一體化、源網(wǎng)荷儲一體化的項目，將成為未來能源發(fā)展的主流模式，是提升我國可再生能源消納水平和非化石能源消費比重的必然選擇。

孫長平指出，新型電力系統(tǒng)是一種具有高比例新能源、高比例電力電子化、負荷多樣化以及集成儲能技術(shù)的電力系統(tǒng)。相較傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)在不同時間尺度上面臨系統(tǒng)穩(wěn)定和功率平衡的新挑戰(zhàn)，而風(fēng)光水儲一體化、源網(wǎng)荷儲一體化是解決該問題的有效手段。

具體來說，一體化開發(fā)具有九大優(yōu)勢：一是符合電力高質(zhì)量發(fā)展要求；二是提升外送通道利用率；三是統(tǒng)籌有序開發(fā)送端新能源資源；四是提高送受端電力電量保障能力；五是電網(wǎng)及網(wǎng)源運行集約化；六是不同電源項目間調(diào)度扁平化；七是提升外送價格競爭力；八是鼓勵存量電源進一步釋放調(diào)峰資源；九是提升增量可調(diào)節(jié)電源投資意愿。

當前正處于能源綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時期，風(fēng)、光等新能源大規(guī)模高比例發(fā)展，新型電力系統(tǒng)對調(diào)節(jié)電源的需求更加迫切。孫長平提到，抽水蓄能電站是當下及未來一段時期滿足電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求的關(guān)鍵方式，是目前最經(jīng)濟的儲能手段，具有平抑風(fēng)光波動特性、反調(diào)峰特性的優(yōu)勢。對保障電力系統(tǒng)安全、促進新能源大規(guī)模發(fā)展和消納利用具有重要作用。

水電水利規(guī)劃設(shè)計總院高級工程師王虓表示，電網(wǎng)互聯(lián)互通是能源轉(zhuǎn)型的必由之路。“雙碳”目標下，我國新能源發(fā)展呈現(xiàn)三大趨勢：

一是新能源將實現(xiàn)跨越式發(fā)展。“十四五”和“十五五”期間，預(yù)計新能源年均增長1億千瓦。到2025年，新能源發(fā)電累計裝機容量有望突破10億千瓦，裝機占比達到30%；2030年新能源發(fā)電累計裝機容量有望達到15億千瓦，裝機占比達到40%，超過煤電成為第一大電源。

二是大型清潔能源基地將成為“十四五”時期新能源資源大范圍優(yōu)化配置的有力保障。“十四五”規(guī)劃綱要提出，堅持集中式和分布式并舉，大力提升風(fēng)電、光伏發(fā)電規(guī)模，建設(shè)大型清潔能源基地。上月，我國在《生物多樣性公約》第十五次締約方大會上宣布，將持續(xù)推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展可再生能源，在沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)加快規(guī)劃建設(shè)大型風(fēng)電光伏基地項目，第一期裝機容量約1億千瓦的項目已于近期有序開工。

三是新能源有望大幅帶動周邊產(chǎn)業(yè)，提升大國競爭實力。新能源產(chǎn)業(yè)屬于戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，具有規(guī)模投資大、產(chǎn)業(yè)鏈條長等特點，新能源的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展可有效帶動鋰電池、硅材料、葉片等周邊產(chǎn)業(yè)發(fā)展，不斷演進的新興信息技術(shù)與新能源的融合將形成更長的產(chǎn)業(yè)鏈，帶來經(jīng)濟倍增效應(yīng)，提升產(chǎn)品的國際競爭力。

“電網(wǎng)互聯(lián)互通，是新能源大規(guī)模開發(fā)利用和大范圍優(yōu)化配置的基礎(chǔ)，也是能源轉(zhuǎn)型的必由之路。”王虓指出，特高壓輸電將促進西部北部清潔能源集約化開發(fā)和高效利用，有效解決東中部用電緊張、碳排放集中、環(huán)境污染等問題，保障用電需求。截至2020年底，我國已建成“14交16直”共計30條在運特高壓線路、5條在建特高壓線路，在建在運特高壓線總長度4.8萬千米。

今年3月，國家電網(wǎng)發(fā)布“碳達峰、碳中和”行動方案，提出到2025年，公司經(jīng)營區(qū)跨省跨區(qū)輸電能力達到3.0億千瓦，輸送清潔能源占比達到50%。我國新能源正借助電網(wǎng)互聯(lián)互通大范圍優(yōu)化配置。

談到發(fā)展特高壓跨區(qū)輸送面臨的挑戰(zhàn)，王虓表示，一是網(wǎng)源發(fā)展不協(xié)調(diào)，制約直流輸電能力；二是輸電價格不合理、不靈活，影響交易積極性；三是送電機制不完善，影響長期穩(wěn)定送電。

他建議，要盡快明確規(guī)劃直流工程的配套電源方式，加快完善特高壓送受電保障機制，推動送受端簽訂長期協(xié)議，加快發(fā)展特高壓跨區(qū)輸送，推動綠色低碳轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)綠色復(fù)蘇發(fā)展。

國網(wǎng)能源研究院有限公司總工程師李健指出，在中國提出“雙碳”目標的背景下，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是能源轉(zhuǎn)型亟需面對的現(xiàn)實要求，在實現(xiàn)該目標的過程中需提升電力系統(tǒng)的靈活性和安全性。

李健指出，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是分階段的長期過程，在2030年前實現(xiàn)碳達峰，中國電力系統(tǒng)既要保供應(yīng)，還要注重減排，任務(wù)艱巨又迫切。在他看來，要實現(xiàn)目標的平穩(wěn)過渡，最大的不確定性即轉(zhuǎn)型過程面臨的挑戰(zhàn)。

他強調(diào)，從電源角度看，以火電為主的高參數(shù)大容量常規(guī)電源要向以新能源為主的海量微小電源轉(zhuǎn)變，需要大量的同步并網(wǎng)，要向集中式和分布式控制并舉轉(zhuǎn)變，因此整個調(diào)度運行控制面臨的問題將更加復(fù)雜。從配置環(huán)節(jié)看，當前采取更多的電源側(cè)和負荷側(cè)分布，今后要研究市場化機制引導(dǎo)并推動儲能的廣泛分布。

在他看來，能源結(jié)構(gòu)變化過程中，電力系統(tǒng)中的電量、電力、調(diào)峰平衡都有可能出現(xiàn)缺口，進而影響電力系統(tǒng)的供應(yīng)和安全性。對此，在此過程中最需提升電力系統(tǒng)的靈活性和安全性，以應(yīng)對能源結(jié)構(gòu)變化對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定特性帶來的潛在影響。

他建議，一方面要通過新能源多級群的控制來提升安全性協(xié)同水平，另一方面要利用數(shù)字化和智能化技術(shù)以及市場化機制，發(fā)揮好電網(wǎng)樞紐平臺作用，提升系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平。

他強調(diào)，在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)過程中，保障電力供應(yīng)是最大的安全。如果供應(yīng)不充足或者供應(yīng)緊平衡，這也意味著電力系統(tǒng)安全本身就存在隱患。他強調(diào)，對此需要建立系統(tǒng)安全觀，統(tǒng)籌系統(tǒng)運作安全，只有“手里有糧”，才能做到心中更有底氣。

清華大學(xué)副秘書長、北京清華工業(yè)開發(fā)研究院院長金勤獻表示，氫能對中國提高能源體系安全、實現(xiàn)碳中和具有極高戰(zhàn)略價值。在工業(yè)領(lǐng)域，氫能將在原料和熱源的替代方面扮演主要角色。

金勤獻說，中國有全球增長最快能源和環(huán)保需要，具有巨大獨特的市場優(yōu)勢。氫能對中國提高能源體系安全、實現(xiàn)碳中和具有極高戰(zhàn)略價值。在工業(yè)領(lǐng)域，氫能將在原料和熱源的替代方面扮演主要角色，在能源領(lǐng)域，分布式電力系統(tǒng)、儲能等方面將發(fā)揮重要作用。

“綠氫需求推動了可再生能源需求的巨幅增長”，金勤獻說，預(yù)計中國2050年CO2排放降低到58億噸，相對峰值減少77億噸，其中氫能應(yīng)用減少8.7億噸排放；2060年達到碳中和，預(yù)計碳排放再減少30億噸，其中氫能應(yīng)用減排量3億噸，占總減少的10%以上。

“如全部采用可再生能源水電解制氫，需要可再生能源年發(fā)電量約350萬億度，是2018年可再生能源發(fā)電量1.9萬億度的180倍”，金勤獻說。

“將氫能應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)是鋼鐵產(chǎn)業(yè)低碳綠色化轉(zhuǎn)型升級的有效途徑。”金勤獻說，中國鋼鐵行業(yè)90%以上的產(chǎn)能是采用高爐技術(shù)生產(chǎn)的長流程鋼，碳排放占年全國二氧化碳排放總量15%左右。預(yù)計2050年，廢鋼循環(huán)的短流程鋼將占中國鋼鐵總產(chǎn)量的60%，其中直接還原鐵是短流程鋼的重要組成。廢鋼循環(huán)和氫直還原鐵技術(shù)結(jié)合，將構(gòu)建完整的零碳排放冶金產(chǎn)業(yè)，為新能源等綠色行業(yè)提供零碳排放的綠鋼。

“來自可再生能源發(fā)的綠電，是冶金產(chǎn)業(yè)零碳轉(zhuǎn)型的升級重要支撐”，金勤獻強調(diào)，直接還原煉鐵沒有燒結(jié)、焦爐和高爐，產(chǎn)品磷、硫含量低、五害雜質(zhì)少、潔凈，能夠生產(chǎn)高純凈、高品質(zhì)鋼的原料，是短流程電爐鋼必不可少的配套技術(shù)，能夠與上游高碳鉻鐵和下游鐵素體不銹鋼一起，形成完整冶金產(chǎn)業(yè)鏈。