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国家电投战略发展研究中心副主任:用空气源热泵经济性将更加明显
发布日期:2019/9/11 11:01:50


  从2014年6月13日习近平总书记提出“四个革命、一个合作”的能源新战略至今,已经过去了整整五个年头。五年来,在这一战略指引下,我国能源行业通过促进技术进步和深化改革,无论是在供给侧还是消费侧,以及国际合作方面,都取得了巨大的成绩,产生了深刻的变化。在新能源生产等领域,革命性的转折点已经显现,非化石能源替代化石能源的趋势已不可阻挡,能源转型进入了一个全新的阶段。今后一个时期,围绕既定目标,面对新形势,还需要各方协调、创新,共同推动新时代能源革命的到来。

 

在供给侧,非化石能源取代化石能源的条件初步具备

 

  要实现非化石能源对化石能源的大规模替代,最主要的是解决风、光等新能源的经济性和电力供应的不稳定性问题。基地式规模化的开发、能源技术的不断进步、智能控制技术的广泛应用,为我们提供可行解决方案。

 

  “2毛钱”上网电价,能源生产大规模清洁替代的转折点。随着新能源发电技术的不断突破和日益成熟,其开发成本逐渐降低。当上网电价接近“2毛钱”时,新能源建设及生产成本优势将更加明显,非化石能源将加速替代传统化石能源。根据国际可再生能源署(IRENA)数据显示,2010年至2018年,可再生能源发电成本大幅下降,其中太阳能发电全球平均成本下降75.7%,陆上风力发电下降25%。在世界某些地区,陆上风能和太阳能光伏发电的成本可达到每千瓦时0.04美元,巴西某光伏项目最新中标价格仅为1.75美分/千瓦时,折合人民币度电成本仅为0.12元,“2毛钱”新能源上  网电价已具备同火电标杆电价同台竞争的潜力。我国风光资源丰富,内蒙古、新疆等地风光资源开发1/60,即可满足全国电力需求。相比于分布式能源开发,大规模集中开发新能源,一方面可通过规模效应降低造价,另一方面由于大规模开发风电、光伏能有效互补,提升风光整体利用效率,实际生产效益有所增加。2018年,我国陆上风电项目平均单位千瓦造价约为7100元,部分地区风电项目单位千瓦造价已低于6000元;光伏全年平均单位千瓦造价约5500元,部分光伏电站单位千瓦造价已低于4500元。如在内外蒙选取年利用小时3000小时以上的区域,建设1~2亿千瓦的风电,其风资源是充沛的,上网电价可达0.2元/千瓦时。又如在青藏高原、柴达木盆地等区域建5~10亿千瓦光伏,其光资源利用小时数可达到2000小时,单位造价也可实现4000元/千瓦,原预测2023年可达到的0.2元/千瓦时的上网电价,目前就可实现。

 

  储能和需求侧管理可以有效改善新能源的不稳定性。近年来,储能技术的快速发展及成本持续下降,使其在新能源领域的应用越来越广泛。它不仅能使新能源更有效的利用,减少弃风弃光,还可以平抑发电出力,提高电能质量,使更多的“2毛钱”新能源得到消纳。同时,当新能源的发电成本降到“2毛钱”或更低时,通过针对性的电力需求侧管理,可以为新能源的不稳定性问题找到新的解决方案。如调整峰谷电价差,谷段电价设定在0.1~0.2元/千瓦时,峰段电价设定在0.9~1.0元/千瓦时。通过价格信号鼓励需求侧的用户在谷段多用电、峰段多放电,使蓄电、蓄热、蓄冷、蓄氢等多种能源形式、多种设备资源得到合理有效的利用。通过时间、空间两个维度的调节,解决新能源出力与负荷同时率差的问题,进而降低新能源不稳定特性对能源供需的影响,促进新能源大规模利用。

 

  智能控制技术为能源转型提供了保障。大数据、云计算、物联网、移动互联网等先进信息技术与能源行业正在深度融合。各种智能控制技术使得能源资源配置更加灵活高效,多能互补、智能电网、车网互联等技术在“源—网—荷—储”各领域实现快速突破,更加智慧、柔性更高的新一代电力系统正在加速形成。同时,城市级、园区级、系统级能源智慧控制系统也得到了广泛应用,为能源电力系统带来了“智慧大脑”,使能源电力资源能在更大范围内实现灵活高效配置,实现出力和负荷的动态匹配,促进了不稳定非化石能源的消纳。

 

在消费侧,大规模电能替代初具经济性

 

  在能源消费侧,除了工业用户,供暖和交通是最主要的两个终端用能领域。如上所述,在新能源上网电价下降的前提下,通过拉大峰谷电价差,特别是降低谷电价格,如“2毛钱”,可以实现大规模电能替代,以电为核心的能源消费新时代将加速到来。

 

  电供热可取代天然气供热。1立方天然气燃烧后的热值约36兆焦,1度电的热值约为3.6兆焦,即10度电产生的热值与1立方天然气热值相当。当采用天然气锅炉和直热式电锅炉进行供暖时,考虑管网及换热站损失后,两者系统供热效率相当。以北京地区商业天然气及销售电价估算,若以2毛钱清洁电力为热力生产原料时,考虑输配成本、税收、线损折价等因素,其终端销售电价可控制在4毛钱以内,使直热式电锅炉供热具有同天然锅炉气供热相当的经济性,若采  用空气源热泵等更先进技术,其经济性将更加明显。“2毛钱”的用电价格可实现电供热对天然气供热的加速取代。

 

  电制氢可实现燃油替代。若以“2毛钱”的清洁电力制氢,平均60度电可制1公斤氢气,1公斤氢气可使氢能汽车实现100公里续航里程,考虑氢气储运、加氢设备及加氢站运行维护成本,1公斤氢气的终端使用价格约在40~50元左右,百公里用能成本约0.4~0.5元。因此,考虑技术成熟度及各环节成本下降趋势,当制氢度电成本为“2毛钱”时,氢能汽车则具有汽油汽车同样的经济性,可大规模实现对燃油车的替代。

 

能源转型新阶段的展望

 

  新能源“2毛钱”上网电价和消费侧“2毛钱”谷电价格,是能源转型进入新阶段的重要标志。前者使供应侧清洁能源大规模替代化石能源成为可能,后者使消费侧电能大规模替代化石能源成为变得可行。能源转型进入新阶段,必将带来能源生产方式、消费观念和社会生态的变化。“清洁主导、电为主体”的能源格局是发展的方向和趋势。基地式规模化开发与储能配合将成为主要的清洁能源开发方式。利用远方输送来的清洁电力及本地开发的分布式清洁能源,氢能小镇、零碳小镇将大量出现,形成无碳、无煤、无油、无天然气城镇能源发展的新模式、新思路。

 

  当前,推动“2毛钱电价”新时代来临,仍需从“源—网—荷—储”等方面进行“综合配套改革”,以体制机制为保障,以各级政策为引导,以技术创新为手段,以市场竞争为动力,才能实现能源革命的“全面突破”,加速能源革命进程。

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