“構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系和以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是我國(guó)未來(lái)能源轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重中之重?！痹谥袊?guó)電力規(guī)劃第八屆論壇上，中國(guó)科學(xué)院院士周孝信說(shuō)，我國(guó)擁有多項(xiàng)降碳技術(shù)，如何將其組合起來(lái)應(yīng)用到工程實(shí)踐中，是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。
那么，在碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)之下，能源轉(zhuǎn)型如何實(shí)現(xiàn)？新型電力系統(tǒng)的主要特征、核心指標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)有哪些？
釋放數(shù)字化轉(zhuǎn)型紅利
最新數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)煤電裝機(jī)占整個(gè)電力系統(tǒng)裝機(jī)容量的49.1%，年發(fā)電量占比保持在60%。預(yù)計(jì)到2030年，煤電裝機(jī)占比將下降到32.3%，但發(fā)電量占比仍維持在46%左右。
對(duì)此，周孝信提出，我國(guó)能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和，而實(shí)施路徑就是“兩個(gè)構(gòu)建”：首先是構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，其次是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
對(duì)于如何落實(shí)“兩個(gè)構(gòu)建”，周孝信提出了自己的看法：“首先，要大力開(kāi)發(fā)利用可再生能源，發(fā)展核能、生物質(zhì)、地?zé)岬确腔茉吹木C合利用，在電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)以非化石能源為主的電源結(jié)構(gòu)，這是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵；其次，要積極推動(dòng)煤電靈活性轉(zhuǎn)型，為高比例可再生能源電力系統(tǒng)運(yùn)行提供靈活調(diào)節(jié)能力，探索煤電資源的綜合利用，實(shí)現(xiàn)煤電向低碳無(wú)碳化轉(zhuǎn)型；再次，要持續(xù)推進(jìn)終端用能的電氣化以及加強(qiáng)電力電子和儲(chǔ)能等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新；最后，還要完善各項(xiàng)政策，堅(jiān)持市場(chǎng)化改革方向，加快完善碳交易市場(chǎng)，助力國(guó)家應(yīng)對(duì)氣候變化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。”
周孝信表示，要通過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)新一代輸配電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，適應(yīng)高比例可再生能源電力消納，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
注重電力系統(tǒng)的整體效率
在周孝信看來(lái)，新型代電力系統(tǒng)有幾大特征屬性：高比例可再生能源電力系統(tǒng)、高比例電力電子裝備電力系統(tǒng)、多能互補(bǔ)綜合能源電力系統(tǒng)、數(shù)字化智能化的智慧能源電力系統(tǒng)、低碳零碳的電力系統(tǒng)。
這就意味著，要形成以清潔為主導(dǎo)，以電為中心的能源供應(yīng)和消費(fèi)體系，同時(shí)新能源要具備主動(dòng)支撐能力，大電網(wǎng)要做到規(guī)模合理，構(gòu)建安全防御體系。同時(shí)，還要做到高度的數(shù)字化、智慧化、網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量分散發(fā)供用電對(duì)象的智能協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”各要素友好協(xié)同。
“非化石能源在一次能源消費(fèi)中的比重、非化石能源發(fā)電量在全部發(fā)電量中的比重、電能在終端消費(fèi)中的比重、系統(tǒng)總體能源效率、能源電力系統(tǒng)中二氧化碳的總排放量，是考核新型電力系統(tǒng)是否合格的核心指標(biāo)?！敝苄⑿疟硎?。
周孝信解釋稱(chēng)，在以電力為核心的能源系統(tǒng)中，非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重，體現(xiàn)了其對(duì)電力系統(tǒng)的貢獻(xiàn)；電能在終端消費(fèi)中的比重，決定了終端消費(fèi)中到底有多少能源由電力供應(yīng)；對(duì)于系統(tǒng)總體能源利用效率來(lái)說(shuō)，單純提高能源的利用效率并非最重要，而是要注重核算電力系統(tǒng)的整體效率。
實(shí)現(xiàn)多種關(guān)鍵技術(shù)融合發(fā)展
無(wú)論是構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，還是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，都需要技術(shù)“底座”的支撐。
周孝信認(rèn)為，對(duì)能源電力系統(tǒng)全局產(chǎn)生影響的關(guān)鍵技術(shù)包括：高效低成本的電網(wǎng)支持型新能源發(fā)電和綜合利用技術(shù)、高可靠性低損耗率新型電力電子元器件裝置和系統(tǒng)技術(shù)、新型綜合電力系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行和控制保護(hù)技術(shù)、清潔高效低成本氫能生產(chǎn)儲(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)化和應(yīng)用技術(shù)、安全高效低成本壽命新型儲(chǔ)能技術(shù)、數(shù)字化智能化和能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、新型輸電和超導(dǎo)綜合輸能技術(shù)、綜合能源電力市場(chǎng)技術(shù)等。
這些關(guān)鍵技術(shù)如何共融發(fā)展，形成合力？對(duì)此，周孝信提出了綜合能源生產(chǎn)單元（IEPU)解決方案，即利用燃煤電廠或者燃煤混燒生物質(zhì)電廠進(jìn)行二氧化碳捕集，利用火電或者新能源電力進(jìn)行電解水制氫，利用生產(chǎn)出來(lái)的二氧化碳和氫合成甲烷或甲醇，從而解決氫氣儲(chǔ)運(yùn)安全性的難題。
“綜合能源生產(chǎn)單元解決方案具有高靈活調(diào)節(jié)能力，可作為火電低碳零碳轉(zhuǎn)型的一種路徑，助力構(gòu)建零碳電力系統(tǒng)，支撐高滲透可再生能源電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行?！敝苄⑿耪f(shuō)，“綜合能源生產(chǎn)單元解決方案與數(shù)字化智能化技術(shù)相結(jié)合，可構(gòu)成未來(lái)能源基地的智慧型基本單元，這將對(duì)電網(wǎng)的靈活性及調(diào)度模式產(chǎn)生重要影響?！?/span>
