能源绿色低碳转型要关注的重点
1.推动全方位全链条全生命周期的能源革命
要优化结构,构建安全清洁低碳高效的能源体系。从消费端看,要努力控制并减少煤炭消费比重,推动煤炭消费尽早达峰。做到这一点,应从控制煤电厂的投资建设做起;姜克隽研究员团队在这方面做了大量研究。这里就不多解释了。
本随笔只提出以下理由:
一是现有煤电厂的发电小时数已经较低,大多数电厂已经不足4000小时,利用率不足50%,已经低于效率最大化的临界值;
二是伴随煤电厂发电小时数的降低,单位发电煤耗会增加而不是降低;
三是有人提出未来会降低到1000小时,那样的话,能效和排放都有
问题;如果是我提建议,为什么不能用能耗标准淘汰效率低的煤电厂呢?
当然,专家还会考虑到国际趋势、折旧、投资沉默成本等因素。本人特别想提出的一点是保持一定“冗余”,或者说保持能源系统的弹性,以免再度出现“拉闸限电”现象。
总体上看,我国的核电比较缓慢,这是安全发展核电的内在需求;因为制约我国核电发展的问题包括三方面:国内原料不足、安全性需要加强以及放射性废物处置。本人与王志雄先生(已故)1996年在科学出版社出版过一本《放射性废物处置概论》,对核电情况做过一些研究。随着北山地下实验室的建设运行,我国已经有了世界领先水平的放射性废物处置基地。
最终我国稳定的能源结构是什么,可能不是专家按现在的技术经济水平规划推测的。有专家认为核电应该有更高占比,有专家提出天然气会成为主体能源;是否成真有待时间检验。大力发展可再生能源,积极发展水电、风电、太阳能、生物质能等非化石能源发电,积极生产利用绿色氢能等,是更原则性的表述;未来的能源结构和发展方向,取决于技术进步、
市场和消费拉动等多方面的因素。
2.要下大力气改变能源供给方式
这方面的潜力很大。例如,煤炭转化率可以大幅提高。我国现行煤电厂的发电效率一般不足40%,仅约35%左右;即使在天津运行的IGCC也只能达到45%。如果考虑热电联产,则可以达到更高的效率。
最近的调研发现,煤粉炉的热效率达到了90%(发明人说达到91%以上);也就是说,已经与现有发电机组的热效率几乎相同了。
果真是那样,我国就会大幅降低发电的煤炭利用量,何乐而不为呢?
又如,提高光伏发电转化效率,也大有可为。最初的调研发现,我国光伏发电的转化效率理论上达到0.2,实际上不足0.19;最近的调研得知,光伏发电的效率一般在0.2甚至以上了。10年时间,不仅产业规模居于世界首位,技术进步也相当迅速。
3.要特别重视颠覆性技术的影响
颠覆性技术以及新一代信息技术,将为未来的降碳开辟新的天地。
据郑新立先生介绍,在基础科学领域出现一个重大突破即等离激元效应。某些金属纳米颗粒在光线照射下,尖端或边缘会产生光能集聚效应,局部能量可提升100倍以上;可把二氧化碳和水分子分解为碳、氧、氢离子,其中碳离子和氢离子组合,生成碳氢化合物,长链化合物为汽油和其他
化工产品,短链化合物为天然气。这就等于人工复制了光合作用。由于生产过程需要消耗空气中的二氧化碳,消费过程中的碳再回到大气中,整个能源生产消费过程可实现碳的零排放。这对于实现
碳中和目标无疑将具有决定性意义。
据
山东大学研究团队的研究,化石能源CO2固定利用已有新途径:也就是以CO2为主做产品,不仅可以CO2
减排,还可以提高化石能源的利用效率,将化石能源中的能量和物质同时高效利用起来。
开展能源数字化、智能化管理,也大有文章可做。据中德中心陶光远主任介绍,德国的智慧能源有四大金刚:
1)更大更灵活的电网,将不同区域的
电力和需求之间的差在地区间进行调节。
2)灵活电源:在可再生能源发电出力不足时,提供补偿电源。
3)电力用户侧的需求响应:可再生能源发电出力不足时,少用电;反之,多用电。
4)储能:在可再生能源发电不足时,充电;反之,放电。
特别需要说明的是,智慧能源主要是能源技术,而云大物区智(即云计算、大数据、物联网、区块链、人工智能)仅仅是应用这四大能源技术时的辅助手段。
4.电力安全必须放在能源转型期的重要位置。
“能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题,对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要”,习近平总书记在有关能源革命时指出的“四个革命、一个合作”的战略思想,应当成为达峰行动方案的基本遵循。
以往的能源安全风险主要来自自然灾害、地缘政治、金融危机、国际政治经济形势等方面。自然灾害对油气进口的影响、2008年冰冻对电网安全的危害,均为国人所熟知;今年2月17日的德州大停电,原因包括受暴雪严寒天气影响,占发电量23%的风机涡轮叶片被冻结,天然气井口与处理厂冻结使得产量下降,导致高比例的燃气发电出力不足,德州是电力孤岛,电力市场设计缺陷,相关部门职责不清,政府运作混乱等等。
2020年10月,IEA发布《转型中的电力系统:电力安全的挑战与机遇》报告,其中指出,在能源转型过程中,在电网和灵活性资源(包括需求侧、分布式和存储资源)方面进行更大规模、更为及时的投资,同时强化“虚拟空间韧性”(Cyber Resilience)和气候韧性(Climate Resilience)。
在“30-60目标”下,能源安全性质发生重大变化。可再生能源大规模、大比例进入电力系统,脉冲状并入电网也存在潜在威胁。必须以系统思路推动能源转型,以能源安全为目标,实现安全、清洁、低碳、高效等的协同。