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余院士:需要高比例可再生风能和太阳能发电推进能源革命_青岛生物能源与过程研究所

青岛生物能源与过程研究所 免费考研网/2018-05-01

习近平主席2015年在巴黎气候大会上宣布,2030年中国单位GDP二氧化碳排放要比2005年下降60%~65%。根据国家发改委能源研究所、美国劳伦斯伯克利国家实验室、落基山研究所、能源基金会等机构的研究《重塑能源:中国》,预计:2050年我国电力占整个终端能源消费的比例将提高到41%以上,2050年电能的总发电量约10.8万亿kWh(基于能源利用效率大幅度提升的假设);2050年煤电在我国电能构成中的占比将降低至12.4%;可再生能源发电量占比将达到68%以上,非化石能源发电量达到82%,其中风电和太阳能发电量的比例达到47.3%以上(风电为24.7%,太阳能发电为22.6%)。

  我国可再生能源资源的家底是什么?

  德国是利用太阳能很先进的国家,而我国的太阳能资源条件要比德国好很多。中国76%国土面积上的风能,以及几乎百分百国土面积的太阳能都具有开发的潜力,仅太阳能资源一项,就可以远远满足我国远景(2050年)用电需求,而且不论是东部地区还是西部地区太阳能资源都十分富裕。

  对于分布式光伏而言,可利用土地和建筑屋顶或墙面也是重要的资源条件。预计2020年分布式建筑光伏最大可装机容量达7.5亿千瓦,2050年达10亿千瓦。

  可再生能源成本过高的问题怎么办?

  会逐步克服,以光伏为例,由于材料科学和电子技术的发展,从1977年到2013年,光伏的价格下降到之前的1%,而且光伏的价格还在以每年10%甚至更快的速度下降。在国际上,2016年3美分/kWh的风电和5美分/kWh的光伏电力已成为新常态。在我国,目前太阳能光伏发电的成本大概为0.45元/kWh甚至更低,光伏发电和电网平价已经或者即将来临。

  关于风能和太阳能有间歇性、多变性和不确定性,以及储能价格相对高昂怎么办?

  风能和太阳很难单独运行,需要采用一些功率补偿或者平滑的措施,其中包括:大电网的吸纳、需求侧管理、分布式小型燃油燃气发电、储能,乃至综合能源系统等。为此,需要智能电网。

  我国电网中用于功率平滑的可调容量只是美国的1/8,德国的1/4。所以在开发风电和光伏时,我国西北地区采取了风光火打捆的模式,利用火电机组的调节容量。但火电机组的可调节的范围在其额定容量的50%~100%间,必然伴生大量的火电,应该开展增大火电机组调节范围的研发工作,使其可以在20%~100%范围内进行调节。同时,应加速抽水蓄能的开发,因为它是目前最便宜的储能方式。由于国际上有关电动汽车储能的研究投入力度很大,分布式储能价格也会逐渐减低。  

  电网第二次智能化终点在哪?人工智能与深度学习技术对智能电网发展的影响如何?

  智能电网的特征包括智能化、高效、包容、激励、机遇、重视质量、抗扰能力、环保等,智能化只是这些特征之一。最本质的特征是,电力和信息的双向流动性,并由此建立起一个高度自动化和广泛分布的能量交换网络;把分布式计算和通信的优势引入电网,达到信息实时交换和设备层次上电力近乎瞬时的供需平衡。环境压力与能源转型,以及数字化社会对电网可靠性、韧性(抵御灾害和攻击的能力)、电能质量和节能降损的要求日益严格,成了电网第二次智能化的原动力。事实上,智能电网是典型的大规模物联网。智能电网的进一步发展是智能能源网(又称能源互联网或综合能源系统),其实施需要几十年,它将伴随能源转型的全过程。

  我国要建成智能电网还需多久?在发展过程中,需要做出哪些改变和适应?

  估计,中国实现智能电网至少需要20年甚至更长时间,且面临的挑战极其广泛,涉及许多技术、体制和社会问题,而最主要的是要确立分布式电源和用户广泛参与的理念。

  风能和太阳能应用的主流形式是分布式的,“分布式电源+智能电网”更加关注本地控制和减少对外依赖,是“颠覆性”的改变,其对日常生活、社会和经济发展存在潜在的巨大影响。我国目前的费率结构和电力公司收入模型,无法用来促进或捕捉分布式能源价值,需要建立一个好的商务模型(商业案例)。

  目前有哪些具有商业价值的负荷和用户能实现与电网友好合作?

  到2050年实现美丽中国的目标要求电动汽车比重达到80%以上,其电能的总消费量和总存储量都十分巨大。仿真研究表明,如果2030年全国总用电量约8.5万亿千瓦时,则到2030年需要23亿千瓦时的储能即可把风电和太阳能光伏电量提升到40%以上,而预计2030年电动汽车保有量约为8000万辆(《节能与新能源汽车技术路线图》),电池容量将达到24亿千瓦时,如果管理好就可能为风、光、火、储的大规模配合奠定基础。为此需要为电动汽车的发展提供技术平台和市场平台,技术平台是让老百姓充电方便,市场平台是激励用户夜充昼放的积极性。电动汽车发展很可能是带动分布式能源和智能电网发展的“杀手级”应用(Killer-Application)。

  大量分布式电源和智能终端接入电网,未来智能电网将怎样控制、管理、响应负荷与需求?

  可再生能源的分布式特性决定了集成高比例分布式可再生能源需要的是协作,而不是集中或分级的命令和控制机制。协作行为将导致更加分散地共享所产生的利益,通力合作、追求共同利益是实现经济可持续发展的最佳途径。智能电网和能源互联网不会消失,因为分布式能源需要通过它实现互联、互通和互济。

  我们现在讨论能源互联网,更应该关注多种能源网络结合在一起的系统,按其应用范围可以分成终端能源系统、区域综合能源系统和全域综合能源系统。从经济、社会因素、技术难易程度方面综合考虑,鉴于中国燃气网络不像美国、英国等发达国家,我们可以先从终端能源系统开始,逐步向区域综合能源系统、乃至全域综合能源系统发展。

  

  来源:http://www.escn.com.cn/news/show-487382.html
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