杜祥琬：分布式能源是能源發(fā)展重要方向 且須跟儲(chǔ)能結(jié)合起來(lái)

摘要：太陽(yáng)能、風(fēng)能是不穩(wěn)定的，具有間歇性的特征，必須跟儲(chǔ)能結(jié)合起來(lái)，而應(yīng)運(yùn)而生的儲(chǔ)能也在快速發(fā)展，從物理儲(chǔ)能(抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能)，到多種類(lèi)型的電池所組成的化學(xué)儲(chǔ)能。獲益于材料科學(xué)的進(jìn)步，化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步迅速而且成本持續(xù)下降。儲(chǔ)能不僅可以解決太陽(yáng)能、風(fēng)能間歇性的問(wèn)題，而且能夠有力推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)及小區(qū)建設(shè)微網(wǎng)。

11月29日，中國(guó)工程院院士杜祥琬在能源年會(huì)暨第11屆中國(guó)能源企業(yè)高層論壇發(fā)表演講。杜祥琬表示，當(dāng)化石能源在我國(guó)一次能源當(dāng)中占絕對(duì)多數(shù)的時(shí)候，中國(guó)的能源資源稟賦是“富煤缺油少氣”是可以理解的，但是現(xiàn)在這樣的認(rèn)識(shí)已經(jīng)跟不上時(shí)代發(fā)展了。

杜祥琬認(rèn)為，分布式能源是能源發(fā)展的重要方向，分布式能源的技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣將極大改變傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式、消費(fèi)模式。這不僅是能源、電力的重大變化，而且有助于城鄉(xiāng)一體化能源轉(zhuǎn)型。

說(shuō)到能源資源的稟賦，常常會(huì)提及“富煤、缺油、少氣”。如果針對(duì)的概念是化石能源的話(huà)，這個(gè)說(shuō)法并沒(méi)有錯(cuò)。眾所周知，化石能源作用非常大，推動(dòng)了工業(yè)革命，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。雖然化石能源并不是可再生，但是由于全球的化石能源資源比較豐富，到現(xiàn)在為止全球一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，化石能源仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。

一個(gè)世紀(jì)以前，能源消費(fèi)實(shí)際是以煤炭為主，煤炭占一次能源消費(fèi)的70%，經(jīng)過(guò)幾十年的演變，全球的油氣占比已經(jīng)達(dá)到50%以上。中國(guó)和全球的差別在于，煤炭的占比至今仍高達(dá)近60%，而油氣的占比較低，且對(duì)外依存度比較高。

從全球能源結(jié)構(gòu)來(lái)看，非化石能源，包括可再生能源和核電，占全球一次能源22%，呈現(xiàn)快速穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中已經(jīng)占到14.3%。

可再生能源資源基礎(chǔ)豐厚

2018年，在全球的一次能源結(jié)構(gòu)中，非化石能源(包括可再生能源和核能)占到了22%，非化石能源在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)當(dāng)中也已經(jīng)占到14.3%。非化石能源之所以能夠快速增長(zhǎng)，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的一種需求。

工程院在2007年開(kāi)始做中國(guó)可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究的時(shí)候，當(dāng)時(shí)能源界有一個(gè)普遍的認(rèn)識(shí)，非水可再生能源能源在當(dāng)時(shí)仍微不足道，經(jīng)過(guò)研究以后認(rèn)為，將來(lái)一定舉足輕重，現(xiàn)在已經(jīng)能夠明顯看出這一趨勢(shì)。

如何支撐非化石能源的增長(zhǎng)?第一是自然資源稟賦，第二是技術(shù)能力的提高，第三是成本的下降。

我國(guó)可再生能源大約有多少?技術(shù)可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能資源約為35億千瓦，技術(shù)開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能光伏資源為22億千瓦。截至2019年三季度，風(fēng)能裝機(jī)1.98億千瓦，太陽(yáng)能裝機(jī)1.9億億千瓦，風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能可開(kāi)發(fā)量都不到十分之一，風(fēng)能、太陽(yáng)能的發(fā)展還有十多倍的空間。

除此之外，還有非?？捎^的，水電、地?zé)帷⑸镔|(zhì)、海洋能、太陽(yáng)能的熱利用以及固體廢棄物的資源化利用，把這些都考慮進(jìn)去，我國(guó)可再生能源的資源量是足夠豐富的。可見(jiàn)，逐步發(fā)展可生能源，使其達(dá)到高比例是完全可能的。

可再生能源與化石能源不同，其特點(diǎn)是可再生的。太陽(yáng)只要存在太陽(yáng)能就仍可開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)量的大小又跟技術(shù)開(kāi)發(fā)能力有關(guān)。比如風(fēng)能資源，在70-80米的高空，和一百米以上高空的開(kāi)發(fā)量是不一樣的，與開(kāi)發(fā)能力息息相關(guān)，這一點(diǎn)和其他化石能源比不太一樣。

從經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，可再生能源技術(shù)開(kāi)發(fā)成本在下降，而且下降比較快。目前，光伏發(fā)電成本是8-10美分/kW·h，陸地風(fēng)電的成本是6美分/kW·h，水電5美分/kW·h，地?zé)岚l(fā)電8美分/kW·h，生物質(zhì)發(fā)電6美分/kW·h，已經(jīng)進(jìn)入化石燃料發(fā)電的成本區(qū)間。

就地發(fā)電與電力輸送的經(jīng)濟(jì)性比較，天津大學(xué)和華北電大各自獨(dú)立的研究得出的結(jié)論是：1千瓦時(shí)的電力，東部自發(fā)電的成本比西電東送的成本低。雖然分布式的個(gè)體量并不大，但星羅棋布，總量非常可觀。西電東送還是必要的，同時(shí)也要考慮到，東部開(kāi)發(fā)可再生能源在經(jīng)濟(jì)上是可行的。

太陽(yáng)能、風(fēng)能是不穩(wěn)定的，具有間歇性的特征，必須跟儲(chǔ)能結(jié)合起來(lái)，而應(yīng)運(yùn)而生的儲(chǔ)能也在快速發(fā)展，從物理儲(chǔ)能(抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能)，到多種類(lèi)型的電池所組成的化學(xué)儲(chǔ)能。獲益于材料科學(xué)的進(jìn)步，化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步迅速而且成本持續(xù)下降。儲(chǔ)能不僅可以解決太陽(yáng)能、風(fēng)能間歇性的問(wèn)題，而且能夠有力推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)及小區(qū)建設(shè)微網(wǎng)。

此外，值得強(qiáng)調(diào)的是，可再生能源資源的利用，是我國(guó)自己可以掌控的，風(fēng)能、太陽(yáng)能是在國(guó)土資源稟賦上的，我們的開(kāi)發(fā)程度尚不到十分之一，它不依賴(lài)于國(guó)際地緣政治的變幻，不用考慮對(duì)外依存度?？稍偕茉丛趪?guó)家一次能源結(jié)構(gòu)中占比越多，能源體系的獨(dú)立性和安全性就越好。

分布式能源——“產(chǎn)消者”

長(zhǎng)期以來(lái)行業(yè)習(xí)慣于集中式概念，比如“大電網(wǎng)”，但近些年分布式重要性日益受到人們的重視。為應(yīng)對(duì)氣候變化、保證能源安全，風(fēng)電、光伏、地?zé)?、生物質(zhì)、天然氣等均可進(jìn)行分布式發(fā)展，構(gòu)建“天然氣+新能源”為主的發(fā)展模式也是可行的。

分布式能源是能源發(fā)展的重要方向，分布式能源的技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣將極大改變傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式、消費(fèi)模式。這不僅是能源、電力的重大變化，而且有助于城鄉(xiāng)一體化能源轉(zhuǎn)型。建設(shè)低碳能源網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論是農(nóng)村還是城市，都可以建立微網(wǎng)或者局域網(wǎng)，由集中式的大電網(wǎng)互動(dòng)，也可以獨(dú)立運(yùn)行。

分布式低碳能源網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)推出一個(gè)概念，即能源的“產(chǎn)消者”。中國(guó)東部是中國(guó)能源的主要負(fù)荷區(qū)，東部、東南部主要是消費(fèi)區(qū)，西邊、北邊是生產(chǎn)區(qū)。如果中東部這一經(jīng)濟(jì)高發(fā)達(dá)的地區(qū)，能夠把周?chē)奶?yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等非化石能源開(kāi)發(fā)出來(lái)，東部將不僅是能源的消費(fèi)者，而且是能源的生產(chǎn)者，即“產(chǎn)消者”，不僅消耗能源，而且能夠生產(chǎn)能源。這一改變不僅是能源結(jié)構(gòu)本身的變化，也是空間格局的變革，對(duì)于企業(yè)以及戶(hù)用而言同樣適用。

產(chǎn)消者依托互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息通訊技術(shù)，把分布式電源、儲(chǔ)能、負(fù)荷等分散在電網(wǎng)各類(lèi)資源聚合，進(jìn)行協(xié)同化運(yùn)行控制和市場(chǎng)交易，對(duì)電網(wǎng)提供輔助服務(wù)。如果我國(guó)有了高比例的產(chǎn)消者，中國(guó)能源局面將會(huì)發(fā)生革命性的變化。

重新認(rèn)識(shí)資源稟賦

“十九大”目標(biāo)指出，到2035年生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)，美麗中國(guó)目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。PM2.5應(yīng)顯著低于我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)35微克/m3;此外還指出，2050年把我國(guó)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(guó)，PM2.5達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)10微克/m3。

根據(jù)巴黎協(xié)定的要求，溫室氣體排放絕對(duì)量，我國(guó)承諾到2030年碳排放達(dá)到峰值，并且逐步下降，2050年達(dá)到碳中和的目標(biāo)。

這對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)提出來(lái)了明確要求，2035非化石能源占比大于25%，可再生能源大于20%;2050年非化石大于50%，可再生能源達(dá)到40%。新增能源由可再生能源滿(mǎn)足，進(jìn)一步由可再生能源替代化石能源的存量，實(shí)質(zhì)性改變能源結(jié)構(gòu)。2050年后和全球一道逐步完成由化石能源向非化石能源的過(guò)渡。

我國(guó)化石能源“富煤、缺油、少氣”的同時(shí)，擁有豐富的非化石能源資源，特別是可再生能源資源。逐步建成我國(guó)以非化石能源為主的低碳能源體系，其資源基礎(chǔ)是豐厚的，這一過(guò)程必然需要幾十年的功夫，但方向是需要肯定的。

非化石能源的發(fā)展，必然帶來(lái)很多分布式，這對(duì)于能源的產(chǎn)業(yè)形態(tài)也會(huì)有很大的改變。重新認(rèn)識(shí)資源稟賦，不僅僅是資源的問(wèn)題，而是對(duì)能源的變革有多方面、戰(zhàn)略性、方向性的影響。

由于能源資源稟賦認(rèn)識(shí)的局限性，一些能源負(fù)荷很重的地區(qū)，長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為“負(fù)荷重，資源缺”，卻沒(méi)有認(rèn)識(shí)到身邊就有豐富的可再生能源資源可以開(kāi)發(fā)，形成對(duì)外來(lái)電、外來(lái)煤的依賴(lài)。

重新認(rèn)識(shí)國(guó)家能源資源稟賦，是正確認(rèn)識(shí)本國(guó)國(guó)情的要素。對(duì)于確保國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)的能源安全，引導(dǎo)能源轉(zhuǎn)型具有方向性、戰(zhàn)略性的意義。