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九位院士谈清洁电力,他们将给出怎样的建议?

2019-05-26   OFweek

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杜祥琬(中国工程院院士/原副院长):

近年来,经济社会发展进入了新阶段,能源发展也相应的进入新阶段,而中国的城市能源利用水平是城市发展和社会进步的一个重要标志,中国城市人口众多,能耗比较大,因此可以说是能源转型的主战场。目前,城市能源转型已经具备了良好的基础,但是能源的供应,环境和管理都面临着严峻的挑战。那么,东部和城市的能源发展能不能有一点新的思路呢?能不能东部能源尽量做到自给自足?或者中东部新增能源做到自给为主,西电东输为辅呢?

东部的能源高比例自给有没有可能,靠什么?我想东部可以发展自己的电源,西部发展自己的经济和电力的负荷,这样来缓解中国很有特色的发展不平衡不充分的问题,使中东部既是电力的消费区又是电力的生产区,以电源的新形态发展助推电网的新格局,来逐步的改变以外来电为主的格局。

那么东部的资源够用吗?在考虑低风速区域资源的潜力下,中东部地区陆上风能资源技术可开发量是8.96亿千瓦,陆上加上海上可开发的资源,一共是11亿千瓦。光伏方面,集中式的光伏电站可开发的潜力是3.58亿千瓦,分布式光伏装机的潜力是5.3亿千瓦,两个加起来一共将近9亿千瓦。另外,再加上当地的火电、燃气发电等,从资源量上看,完全没问题。

从技术可行性上看,光伏和风电等可再生能源技术可行性已经基本解决,但是光伏和风电都需要储能的配合,近年来储能技术进步也很快,化学储能也在接近抽水蓄能的价格水平。

从经济可行性上看,成本曾经是制约可再生能源发展的因素之一,但是这些年成本不断的下降。从1980年到2018年,风电成本降了90%,2020年将与煤电相当,从2010年到2017年,国际上光伏发电成本从0.36美元每千瓦时,已经降到了0.1美元每千瓦时,下降幅度达到了73%,而且目前还在进一步下降。

中国东部能源实现比较高比例的自给,从资源、技术和经济性都可行,但是我们既然有西部、北部这样一个能源密度比较高的地区的资源条件,当然还是要用的,再加上现在已经有一些基础,所以西电东送为辅,中东部自给不够的部分继续利用西南的水电,以及部分的煤电,还有已经在西部地区的风光基地的电,但是随着东部电源的发展,西电东送的压力,北煤南运的压力会减少。

因此,西电东送的增量有可能会出现一个拐点,这一点是一个非常重要的能源转型的标志,所以说能源转型不光是能源结构,空间结构和空间格局也会有重要的变化。

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黄其励(中国工程院院士):

对于能源转型的目标和措施,国家提出要建设智能低碳安全的能源体系,我自己的体会是要抓好能源转型的两条战线,一个是可再生能源的规模化,一个是化石能源的清洁化。化石能源和可再生能源,从人类发展长河二者是一个博弈关系,化石能源不管他多么丰富,总会有一天用完的,可再生能源到什么时候也不会用完。

今天我们多用了一吨化石能源,子孙后代就会少用一吨,我们今天用化石能源主要的方式是烧,利用他的发热量为我们人类服务,可是子孙后代说不定有奇思妙想,把黑色的煤炭变成一个金色的巨龙,所以说在这个博弈当中,设法做到化石能源清洁化和低碳化的同时,一定要做到可再生能源的规模化大量的使用。

郭剑波(中国工程院院士/中国电力科学研究院院长):

大家都知道,风电和光伏发电具有间歇性的特征,风电和太阳能如果成为主力电源,必须对其他机组,比如火电进行灵活性改造。以中国的某省的实际数据做计算,我们要获得30%的电量,如果不做灵活性的改造,用我们目前电网的数据就必须限电23%,风电的利用小时只能到1500,火电的利用小时只能到3500。

如果到40%或者是50%的话,这个情况会更加的严重。如果我们对传统机组进行灵活性的改造,假设我们将来全部都是灵活性电源,都可以压到零处理,弃风弃光率会大幅下降。我们要获得更多的新能源的电量,提高消纳能力,希望不弃风弃光,我们的电网安全运行,在没有新的技术措施的情况下是难以保障的。

所以这也是电力系统面临的更大挑战,我们要保证在现有技术上电网的安全,我们对新能源的发电出力就要限制,实际上现在爱尔兰提出50%到55%的,就是新能源的出力不能超过50%,英国也有类似的规定,当然希望我们能够有智慧解决他,使得新能源能够健康发展。

褚君浩(中国科学院院士/中科院上海技术物理研究所研究员):

目前,能源和环境是非常重要的问题,过去100年地球温度上升、人口增加、二氧化碳排放增加,现在的北冰洋可以去旅游了,问题还在继续。

因此我们必须要发展低碳技术,低碳技术包括了减碳技术,比如说煤炭的清洁高效利用,这个就是减碳技术。第二个是无碳技术,包括核能、太阳能、风能、生物质能等等。第三个是去碳技术,就是把二氧化碳捕获埋存,要解决这三个方面的能源问题,我们还有很长时间的路要走,既需要煤炭高效清洁利用,发展LED照明节能减排,又要发展多种形式的可再生能源技术,再加上二氧化碳的捕获与封存,解决人类面临的能源问题。

衣宝廉(中国工程院院士/中科院大连化学物理研究所研究员):

巴黎协定规定本世纪希望温度上升小于2摄氏度,那就要减排二氧化碳,我们国家在大会上承诺到2030年左右,二氧化碳排放要比2005年下降60%到65%,非化石能源占一次能源的20%左右。要实现上述目标,除了提高能源效率以外,很重要的一点就是能源要减碳,氢能的发展是一个重要的方面。

源转型过程当中氢起的作用是非常大的,他能够实现大规模的高效的可再生能源的消纳,用电解水的办法,能够降低交通过程当中燃料电池车在不同行业区间进行能量分配,他可以把各地区的电能可再生能源转化为氢再进行运输分配,他可以降低工业碳排放,比如说炼焦或者是取暖,能够把捕集到的二氧化碳加氢变成燃料。

目前氢的来源还是通过化石燃料来制的,煤制氢,天然气制氢。目前也在研发生物质制氢,太阳能光解水制氢,传统的电解水制氢现在占比很小,因此,现在提倡的是用可再生能源或者是核能,通过电解水或者是液分解来制氢,这个是目前的一个重点,可以起到减排的目的。

我们国家弃风、弃光和弃水电量非常大,因为可以用这些能源来做氢气,最后用于燃料电池车,也可以用于跟天然气混合的发动机,当然也可以用于冶金。目前世界各国都在做氢能的发展规划,日本计划到2030年发展80万辆燃料电池车,中国计划发展100万辆,未来氢燃料电池汽车在减排和减碳方面将有很大的发展空间。

作者:王高峰

杜祥琬
中国工程院院士
应用物理与激光技术专家
黄其励
中国工程院院士
热能动力专家
衣宝廉
中国工程院院士
电化学工程专家
郭剑波
中国工程院院士
电力系统及其自动化专家
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