江億：我國(guó)建筑的碳達(dá)峰和碳中和

11月16日下午，由“中國(guó)（無(wú)錫）國(guó)際新能源大會(huì)暨展覽會(huì)（CREC）”組委會(huì)和中國(guó)能源研究會(huì)共同主辦的“2022碳中和行動(dòng)閉門會(huì)會(huì)議”在無(wú)錫成功舉辦。本次會(huì)議以“產(chǎn)融結(jié)合·零碳引領(lǐng)”為主題。會(huì)上中國(guó)工程院院士、中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)江億分享《我國(guó)建筑的碳達(dá)峰和碳中和》。

以下為講話全文：

未來新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，發(fā)展風(fēng)電光伏是關(guān)鍵，而發(fā)展風(fēng)電光伏的關(guān)鍵就是有效消納，按照規(guī)劃，未來實(shí)現(xiàn)碳中和需要建50億千瓦風(fēng)電光伏裝機(jī)規(guī)模，每年提供4萬(wàn)億度電，占總電量的60%。如此多的風(fēng)電光伏可以大比例安裝在西部沙漠各地區(qū)嗎？這個(gè)分析有一定問題，目前光伏裝機(jī)成本急劇下降，按照電量計(jì)算，發(fā)電成本已低于燃煤電廠，但要從西北部輸入到東部，長(zhǎng)途輸電的成本跟風(fēng)光的裝機(jī)成本幾乎差不多，在3元-4元/瓦。

從發(fā)電來看，為了解決輸送問題需在發(fā)電端裝儲(chǔ)能，而儲(chǔ)能只能解決輸電網(wǎng)的利用率。若在用電終端裝儲(chǔ)能，更重要的是儲(chǔ)能可以用來解決發(fā)電用電在時(shí)間上不同步的問題，所以用電側(cè)裝儲(chǔ)能更有意義，此時(shí)又與2000公里距離差有很大矛盾。

另一很實(shí)際的問題，如果在西北部安裝風(fēng)電光伏，最后“千軍萬(wàn)馬”都通過河西走廊，而河西走廊中部有張掖，南有祁連山，北邊是沙漠和大山，在中間的空白里頭裝上百條、幾百條、千萬(wàn)千瓦級(jí)別的輸電線路有很大的困難，空間不足。從這些問題出發(fā)可以分析出來，中國(guó)要靠風(fēng)電光電解決問題，重點(diǎn)還得在中東部負(fù)荷密集區(qū)來發(fā)展風(fēng)電光電，應(yīng)該是50億千瓦在中東部，20億千瓦安裝在西北。這樣中東部地區(qū)每年，一天里邊不同時(shí)刻，風(fēng)電光電占總電量的比例會(huì)在50-70%之間變化。如何解決風(fēng)光消納問題，就成為發(fā)展風(fēng)光電的重點(diǎn)?，F(xiàn)在大力發(fā)展抽水蓄能，包括用水來做風(fēng)控調(diào)節(jié)，還有各種集中儲(chǔ)能的設(shè)施，像化學(xué)儲(chǔ)能、物理空氣壓縮儲(chǔ)能、慣性、飛輪等等，包括用火電來調(diào)峰，再用C4X來回收二氧化碳，這些辦法的投資都非常高，屬于高成本的儲(chǔ)能方式，所以只能解決30-40%的儲(chǔ)能跟調(diào)節(jié)的任務(wù)，剩下百分之六七十的電力調(diào)節(jié)是依靠用電終端來解決，因?yàn)榻K端儲(chǔ)能有巨大的潛力。比如，未來大力發(fā)展電動(dòng)汽車，到2035年，中國(guó)將有3億輛以上的電動(dòng)四輪小轎車，每個(gè)車儲(chǔ)電電池是在50-100度電，如果平均70度電，3億輛車是200億度電一天的儲(chǔ)電能力。中東部地區(qū)要用6萬(wàn)億度電一年的風(fēng)電光電，一天是二三百億度，要是有200億度電的儲(chǔ)電能力，基本能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)風(fēng)光的消納、儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)。

此外，建筑終端具有很大的調(diào)蓄能力，包括上世紀(jì)就開始冰蓄冷、水蓄冷，包括建筑里有大量的風(fēng)機(jī)、水泵，要是讓它在2-3個(gè)小時(shí)這段時(shí)間降低轉(zhuǎn)速，80%的轉(zhuǎn)速能使得風(fēng)量跟水量循環(huán)量降到80%。稍微對(duì)建筑環(huán)境有一點(diǎn)兒影響，但是電功率可就降50%。此外，熱泵或者電加熱的生活熱水通過熱水箱蓄熱就可以改變用電時(shí)間，包括冰箱冷柜這些可時(shí)移的用電設(shè)備，還有高峰時(shí)段對(duì)部分次要負(fù)荷。據(jù)悉，扶梯也可以實(shí)行變速調(diào)節(jié)、還有小家電（里面帶有蓄電池），看著每個(gè)都不大，但是按照統(tǒng)計(jì)全球電池總量的30%左右，都用在小家電上。所以把這塊資源要利用起來，這是一個(gè)巨大的市場(chǎng)潛力。因此，電動(dòng)車200億度電一天，若用了70%，150億度電，建筑要提供50億度電一天，兩者結(jié)合便完成光儲(chǔ)調(diào)節(jié)要求。

接下來的問題到底如何接入？我們提出來建筑光儲(chǔ)直柔配電，其中很重要一條是把充電樁接到了建筑內(nèi)網(wǎng)上，利用建筑本身的配電容量，在建筑配電容量有富裕的時(shí)候通過充電樁給車充電。在電力不足時(shí)，甚至還可以從車?yán)镞吶‰姡┙ㄖ?。這樣光儲(chǔ)直柔建筑這里邊是直流母線，外電往來經(jīng)過ACDC整流，由直流母線配電給各個(gè)用電終端用，這個(gè)ACDC就可以根據(jù)取電功率來實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)直流母線電壓。當(dāng)希望從外邊取更多的電時(shí)，只要把輸出的直流母線電壓提高，就會(huì)號(hào)召各個(gè)用電末端，包括這些充電的蓄電池的都用電，這時(shí)候取電功率就大了。當(dāng)希望降低從電網(wǎng)的取電功率的時(shí)候，只要把直流母線電壓調(diào)低，這時(shí)候各個(gè)用電終端就會(huì)盡可能的減少用電功率，這些充電裝備就停止了儲(chǔ)電，甚至于電壓再低，可以釋放部分電力從車?yán)镱^來支撐建筑物里面的用電。這樣一來就可以通過調(diào)節(jié)直流母線電壓來調(diào)節(jié)從電網(wǎng)的取電功率，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑靈活用電的目的。

問題來了，根據(jù)什么信號(hào)來調(diào)節(jié)從電網(wǎng)上的取電電量？什么時(shí)候該多取電？什么時(shí)候應(yīng)該少取電？進(jìn)一步再考慮，既然直流的光儲(chǔ)直柔能干這個(gè)事兒，若在交流網(wǎng)上加個(gè)載波信號(hào)，直接用信號(hào)去激勵(lì)各個(gè)終端自行進(jìn)行調(diào)節(jié)，也行嗎？所以不一定是直流。這個(gè)基本問題就變成了到底是如何實(shí)現(xiàn)用電終端跟電網(wǎng)的協(xié)同，這是問題的本質(zhì)。

江億表示，風(fēng)電光伏的有效消納需要靠終端的蓄能跟調(diào)節(jié)能力來破解。剛提出來的電力動(dòng)態(tài)碳排放責(zé)任因子的說法僅僅是研究構(gòu)思，希望在真實(shí)電網(wǎng)模擬實(shí)施。通過模擬檢查各種可能出現(xiàn)的情況和問題，不斷的修正，使其更符合實(shí)際情況。同時(shí)，我也呼吁敢為天下先的電力部門先行試驗(yàn)，共同為破解中國(guó)新能源消納的難題，充分調(diào)動(dòng)終端的儲(chǔ)能和調(diào)節(jié)資源，開辟出一條中國(guó)特色的新路來。謝謝大家。

（發(fā)言為北極星太陽(yáng)能光伏網(wǎng)根據(jù)速記整理，未經(jīng)本人審核）