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未來能源轉(zhuǎn)型的探索與思考

2021-01-12 11:00:15 能見Eknower   作者: 賈維  

在現(xiàn)代人類社會(huì)中,各行各業(yè)所使用的能源大多是從化石能源中獲得。著名作家杰里米•里夫金(JeremyRifkin)在其巨著《第三次工業(yè)革命》中寫到,當(dāng)今世界3/4的大公司都是化石能源公司,它們的總收入,相當(dāng)于全球生產(chǎn)總值的1/3。

不過,伴隨著技術(shù)的不斷迭代,全球能源格局正在發(fā)生深刻變化,新一輪能源與工業(yè)革命會(huì)結(jié)合不同地域的能源稟賦,圍繞著相對分散的可再生能源而產(chǎn)生。

與傳統(tǒng)化石能源相比,地域的能源稟賦大多免費(fèi),比如太陽、風(fēng)、河流、地?zé)帷⒑Q笈c潮汐等。將這些分散的能源通過新能源技術(shù)的應(yīng)用,打破時(shí)間與需求的不平衡,利用“智能網(wǎng)絡(luò)”,由專業(yè)能源服務(wù)商為客戶服務(wù),提供全生命周期的能源供應(yīng)與系統(tǒng)服務(wù)。

在未來,人類社會(huì)的能源供應(yīng)格局將會(huì)從集中的化石能源,轉(zhuǎn)型為分散的綜合智慧能源。

綜合智慧能源已成為能源轉(zhuǎn)型的重要選項(xiàng)

什么是綜合智慧能源?這個(gè)概念在前些年還比較陌生。

但隨著理論和實(shí)踐的不斷深入探索,這一概念越來越受到社會(huì)各界的關(guān)注和認(rèn)同,并已成為能源轉(zhuǎn)型的重要選項(xiàng)。

黨的“十九大”報(bào)告指出,要堅(jiān)定不移貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念,推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革,加快生態(tài)文明體制改革、推進(jìn)綠色發(fā)展,到21世紀(jì)中葉把我國建成富強(qiáng)民主文明和諧美麗的社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國。

建設(shè)“美麗中國”的核心是推進(jìn)綠色發(fā)展,其最重要的途徑就是“推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系”。

2014年6月,習(xí)近平總書記在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議上指出的能源發(fā)展“四個(gè)革命、一個(gè)合作”的戰(zhàn)略思想,確立了我國能源發(fā)展的使命任務(wù)、方向目標(biāo)和主要舉措,開辟了中國特色能源發(fā)展的新境界。

2015年以來,一系列頂層設(shè)計(jì)政策相繼印發(fā),相關(guān)試點(diǎn)工作也大力推進(jìn),強(qiáng)力推動(dòng)了綜合智慧能源發(fā)展。

這些政策文件包括:中共中央《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》(中發(fā)[2015]9號);國務(wù)院《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》(國發(fā)〔2015〕40號);國家發(fā)展改革委國家能源局《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源[2016]392號);國家發(fā)展改革委國家能源局《關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實(shí)施意見》(發(fā)改能源〔2016〕1430號);國家能源局《微電網(wǎng)管理辦法》(征求意見稿)(國能綜電力[2017]107號)和國家能源局《關(guān)于開展分布式發(fā)電市場化交易試點(diǎn)的通知》(國能綜新能[2017]167號)等。

在此背景下,無論是發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)公司,還是設(shè)計(jì)、建設(shè)和裝備制造企業(yè),以及大量信息、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都能順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展,理論聯(lián)系實(shí)際,攻堅(jiān)克難,大膽創(chuàng)新,造就了許多成功新技術(shù)與商業(yè)模式。

目前,綜合智慧能源已取得社會(huì)的廣泛共識,是能源革命、新一輪電改和現(xiàn)代電力技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合的產(chǎn)物,是智慧城市、智慧園區(qū)、智慧鄉(xiāng)村建設(shè)的基礎(chǔ),將成為中國能源轉(zhuǎn)型的重要選項(xiàng),對推動(dòng)能源領(lǐng)域的“四個(gè)革命、一個(gè)合作”將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

綜合智慧能源形式多樣、內(nèi)容豐富

事實(shí)上,綜合智慧能源的發(fā)展有多種模式,經(jīng)歷過一個(gè)不斷完善的發(fā)展階段。

最開始,綜合智慧能源的發(fā)展模式是在一定范圍內(nèi)利用多種熱源,重點(diǎn)解決集中供熱、供冷和能源效率問題;若加上天然氣發(fā)電,則可推動(dòng)電熱冷三聯(lián)供,可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用和效率的提高;若結(jié)合可再生能源的發(fā)展,電、熱、冷、氣、水與風(fēng)、光、地?zé)崮艿攘闾假Y源多能互補(bǔ),則會(huì)體現(xiàn)出更加豐富的“清潔、低碳、高效”解決方案;

尤其是隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)的發(fā)展和能源交易市場的建立,能源的利用方式變得更加智能、協(xié)同、安全和高效。

從更廣的角度看,綜合智慧能源與充電樁、車聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛,乃至智能建筑、智能交通、智慧城市也緊密相關(guān),擁有不可限量的發(fā)展?jié)摿途薮蟮氖袌隹臻g。

可以看出,現(xiàn)代能源的發(fā)展路徑一定是集中與分散相結(jié)合、“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、用”相銜接,傳統(tǒng)能源與新型能源多能互補(bǔ)、跨界融合,從而促進(jìn)多種能源互補(bǔ)互濟(jì)和多系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化,在保障能源安全的基礎(chǔ)上促進(jìn)能效提升和新能源消納,實(shí)現(xiàn)更加清潔、低碳、安全、高效的高質(zhì)量發(fā)展。

因此,推動(dòng)綜合智慧能源發(fā)展,加強(qiáng)能源相關(guān)產(chǎn)業(yè)的深度融合,一定會(huì)產(chǎn)生“1+1>2”的互補(bǔ)效應(yīng),甚至是巨大的乘數(shù)效應(yīng)。

綜合智慧能源需優(yōu)勢互補(bǔ)、融合發(fā)展

在具體案例中,所分類的集群樓宇型、產(chǎn)業(yè)園區(qū)型、平臺服務(wù)型、智慧城市型實(shí)際上也反映出綜合智慧能源運(yùn)行發(fā)展的過程。

首先是分布式,可分布于樓宇、園區(qū)、城市、新區(qū)、農(nóng)村,構(gòu)成區(qū)域能源或城市能源;其次是綜合能源,電熱冷氣水+風(fēng)光地?zé)嵘镔|(zhì)、儲(chǔ)能充電站等實(shí)現(xiàn)跨界融合。

第三,互聯(lián)網(wǎng)+智慧:“云、大、物、移、智”,即云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市,推動(dòng)綜合能源的數(shù)字轉(zhuǎn)型。

第四,服務(wù)型:通過用戶側(cè)響應(yīng)、能效管理和市場化交易,推動(dòng)消費(fèi)領(lǐng)域的能源變革,成為現(xiàn)代服務(wù)業(yè)。

從中我們可以看出,綜合智慧能源發(fā)展的核心理念則是:多元、跨界、低碳、高效、智能、互聯(lián),在滿足多元化用能需求的同時(shí),有效提升能源利用效率,促進(jìn)可再生能源的協(xié)同發(fā)展。

推動(dòng)綜合智慧能源發(fā)展一個(gè)基本條件是,打破不同門類的產(chǎn)業(yè)豎井和政府管理的橫向壁壘。從綜合能源發(fā)展的實(shí)際情況看,煤、電、油、氣、水各有各的專業(yè)領(lǐng)域和服務(wù)對象,供電、供熱、供冷、供氣、供水、交通、建筑等各有不同的管理體制和運(yùn)行方式。

因此,綜合智慧能源的發(fā)展不僅需要法律法規(guī)、政策標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃建設(shè)、定價(jià)機(jī)制、財(cái)稅金融等方面的統(tǒng)籌協(xié)調(diào),也需打破條塊分割,創(chuàng)新發(fā)展模式,打造優(yōu)質(zhì)綜合能源服務(wù)商。

綜合智慧能源前景廣闊

2011年,里夫金在《第三次工業(yè)革命》一書中指出:隨著化石燃料的逐漸枯竭及其造成的環(huán)境污染問題,在第二次工業(yè)革命中奠定的基于化石燃料大規(guī)模利用的工業(yè)模式正在走向終結(jié),以新能源技術(shù)和信息技術(shù)的深入結(jié)合為特征,將會(huì)出現(xiàn)一種新的能源體系。

這意味著,我們正處于能源大轉(zhuǎn)型的變革時(shí)代。

2015年底,《聯(lián)合國氣候變化框架公約》近200個(gè)締約方一致同意通過的《巴黎協(xié)定》提出:若將全球變暖溫度控制在攝氏2度或1.5度以內(nèi),全球需要本世紀(jì)中葉左右實(shí)現(xiàn)凈零碳排放。

2015年11月,習(xí)近平主席在巴黎氣候變化大會(huì)上宣布,中國將于2030年左右,使二氧化碳排放達(dá)到峰值,單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降了60%-65%,非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右。這彰顯了中國政府對國際社會(huì)的莊嚴(yán)承諾,進(jìn)一步確定了中國能源的低碳化發(fā)展方向。

中國的碳排放在2003年超過歐盟,2006年超過美國,2015年超過美國和歐盟之和。按照發(fā)達(dá)國家2050年、發(fā)展中國家2060年實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的要求,2050年,中國達(dá)到中等發(fā)達(dá)國家時(shí)也應(yīng)推動(dòng)實(shí)現(xiàn)凈零碳排放。

據(jù)有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測,2050年,發(fā)電裝機(jī)達(dá)到71億千瓦,其中風(fēng)電24億千瓦、光伏25億千瓦、核電2.3億千瓦、水電5.5億千瓦、氣電5億(+CCS)。

2010年至今,光伏發(fā)電成本已下降84%,風(fēng)電成本下降50%,鋰電池成本下降85%。到2050年,如果光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能成本再下降60%-70%,加之氫能和碳捕集與封存技術(shù)的應(yīng)用,能源革命的前景十分值得期待。

《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》要求,風(fēng)電逐步由“三北”地區(qū)為主,轉(zhuǎn)向中東部地區(qū)為主,大力發(fā)展分散式風(fēng)電,穩(wěn)步建設(shè)風(fēng)電基地,積極開發(fā)海上風(fēng)電。太陽能開發(fā)優(yōu)先發(fā)展分布式光伏發(fā)電,擴(kuò)大“光伏+”多元化利用,促進(jìn)光伏規(guī)模化發(fā)展。要求實(shí)施多能互補(bǔ)集成優(yōu)化工程,推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展。這實(shí)際上就是在推動(dòng)綜合智慧能源發(fā)展。“十四五”期間,其力度只能加強(qiáng)不會(huì)削弱。

而在綜合智慧能源的發(fā)展過程中,城市將扮演重要的角色。2000年,我國城市化率僅為36%,2018年為59.6%,預(yù)計(jì)到2040年可達(dá)75%。城市能源消費(fèi)量約占全部能源消費(fèi)量的85%,其中建筑耗能占比為30%,交通耗能占比20%。

因此,城市能源轉(zhuǎn)型也要推動(dòng)城市建筑轉(zhuǎn)型和交通轉(zhuǎn)型。

2017年,聯(lián)合國規(guī)劃署發(fā)布的《城市區(qū)域能源:充分激發(fā)能源效率和可再生能源潛力》報(bào)告指出,城市在全球向可持續(xù)能源應(yīng)用轉(zhuǎn)型過程中起到核心作用,作為相關(guān)聯(lián)的能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)和公共設(shè)施的管理者,城市具有可通過應(yīng)用綜合解決方案以迅速提高能源效率并普及可再生能源的獨(dú)特優(yōu)勢。綜合智慧能源通過提高能源效率和可再生能源利用率,可成為全球許多城市實(shí)現(xiàn)向可持續(xù)供熱和供冷轉(zhuǎn)型的最有效途徑。

事實(shí)證明,綜合智慧能源有利于實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源的清潔化利用;有利于帶動(dòng)天然氣、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿姆植际桨l(fā)展;有利于在區(qū)域范圍內(nèi)保障能源供給的安全;更有利于實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用、互聯(lián)互通、優(yōu)化組合,為提高能效、應(yīng)對氣候變化和藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)做出突出貢獻(xiàn)。

可以預(yù)見的是,未來能源結(jié)構(gòu)的總體趨勢是:低碳化——從化石能源走向可再生能源;分布式——打破傳統(tǒng)的集中發(fā)展方式;互聯(lián)網(wǎng)——從封閉式走向協(xié)同開放共享。

能源轉(zhuǎn)型不僅僅是單純提高可再生能源比重,或者非化石能源比重的問題,更重要的是能源體系的轉(zhuǎn)變。

也就是說,與化石能源特性耦合的現(xiàn)有能源體系,特別是電力系統(tǒng)必須變革以適應(yīng)可再生能源分布式、小功率的特點(diǎn)。只有把能源體系變革作為能源轉(zhuǎn)型的一個(gè)核心要求,才能更好地理解可再生能源發(fā)展的正確方式與真實(shí)空間。

因此,推動(dòng)能源革命必須建立起順應(yīng)世界能源發(fā)展趨勢、符合我國發(fā)展階段和能源基本國情的現(xiàn)代能源體系。

從這個(gè)意義上說,加快綜合智慧能源建設(shè),包括電熱冷氣水、新能源、電動(dòng)汽車、氫能、儲(chǔ)能和節(jié)能技術(shù)、微電網(wǎng)與能源互聯(lián)網(wǎng)、綠色金融等,都肩負(fù)著重要的歷史使命,都有著廣闊的市場前景和發(fā)展空間。

尤其是隨著氫能、生物質(zhì)能、天然氣脫碳技術(shù)的發(fā)展,氣體能源+新能源+能源互聯(lián)網(wǎng)將徹底改變目前的能源格局,將從根本上改變我國能源不夠安全、不夠高效、不夠綠色的被動(dòng)局面,綜合智慧能源將為建立現(xiàn)代能源體系、實(shí)現(xiàn)凈零碳排放發(fā)揮不可或缺的作用。




責(zé)任編輯: 中國能源網(wǎng)