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“两个构建”是能源领域碳中和的根本路径
发布时间:2021/9/30 8:39:14     点击: ( 150 )

“构建清洁低碳安全高效的能源体系和以新能源为主体的新型电力系统,是我国未来能源转型和实现碳中和目标的重中之重。”在中国电力规划第八届论坛上,中国科学院院士周孝信说,我国拥有多项降碳技术,如何将其组合起来应用到工程实践中,是未来发展的重点。

那么,在碳达峰和碳中和目标之下,能源转型如何实现?新型电力系统的主要特征、核心指标和关键技术有哪些?

释放数字化转型红利

最新数据显示,2020年我国煤电装机占整个电力系统装机容量的49.1%,年发电量占比保持在60%。预计到2030年,煤电装机占比将下降到32.3%,但发电量占比仍维持在46%左右。

对此,周孝信提出,我国能源转型战略的目标是实现碳达峰和碳中和,而实施路径就是“两个构建”:首先是构建清洁低碳安全高效的能源体系,其次是构建以新能源为主体的新型电力系统。

对于如何落实“两个构建”,周孝信提出了自己的看法:“首先,要大力开发利用可再生能源,发展核能、生物质、地热等非化石能源的综合利用,在电力系统中实现以非化石能源为主的电源结构,这是实现能源转型的关键;其次,要积极推动煤电灵活性转型,为高比例可再生能源电力系统运行提供灵活调节能力,探索煤电资源的综合利用,实现煤电向低碳无碳化转型;再次,要持续推进终端用能的电气化以及加强电力电子和储能等关键技术创新;最后,还要完善各项政策,坚持市场化改革方向,加快完善碳交易市场,助力国家应对气候变化目标的实现。”

周孝信表示,要通过数字化转型,推动新一代输配电网和能源互联网建设,适应高比例可再生能源电力消纳,确保电力系统安全稳定运行。

注重电力系统的整体效率

在周孝信看来,新型代电力系统有几大特征属性:高比例可再生能源电力系统、高比例电力电子装备电力系统、多能互补综合能源电力系统、数字化智能化的智慧能源电力系统、低碳零碳的电力系统。

这就意味着,要形成以清洁为主导,以电为中心的能源供应和消费体系,同时新能源要具备主动支撑能力,大电网要做到规模合理,构建安全防御体系。同时,还要做到高度的数字化、智慧化、网络化,实现对海量分散发供用电对象的智能协调控制,实现“源网荷储”各要素友好协同。

“非化石能源在一次能源消费中的比重、非化石能源发电量在全部发电量中的比重、电能在终端消费中的比重、系统总体能源效率、能源电力系统中二氧化碳的总排放量,是考核新型电力系统是否合格的核心指标。”周孝信表示。

周孝信解释称,在以电力为核心的能源系统中,非化石能源占一次能源消费的比重,体现了其对电力系统的贡献;电能在终端消费中的比重,决定了终端消费中到底有多少能源由电力供应;对于系统总体能源利用效率来说,单纯提高能源的利用效率并非最重要,而是要注重核算电力系统的整体效率。

实现多种关键技术融合发展

无论是构建清洁低碳安全高效的能源体系,还是构建以新能源为主体的新型电力系统,都需要技术“底座”的支撑。

周孝信认为,对能源电力系统全局产生影响的关键技术包括:高效低成本的电网支持型新能源发电和综合利用技术、高可靠性低损耗率新型电力电子元器件装置和系统技术、新型综合电力系统规划运行和控制保护技术、清洁高效低成本氢能生产储运转化和应用技术、安全高效低成本寿命新型储能技术、数字化智能化和能源互联网技术、新型输电和超导综合输能技术、综合能源电力市场技术等。

这些关键技术如何共融发展,形成合力?对此,周孝信提出了综合能源生产单元(IEPU)解决方案,即利用燃煤电厂或者燃煤混烧生物质电厂进行二氧化碳捕集,利用火电或者新能源电力进行电解水制氢,利用生产出来的二氧化碳和氢合成甲烷或甲醇,从而解决氢气储运安全性的难题。

“综合能源生产单元解决方案具有高灵活调节能力,可作为火电低碳零碳转型的一种路径,助力构建零碳电力系统,支撑高渗透可再生能源电力系统安全可靠运行。”周孝信说,“综合能源生产单元解决方案与数字化智能化技术相结合,可构成未来能源基地的智慧型基本单元,这将对电网的灵活性及调度模式产生重要影响。”