每經(jīng)記者 黃鑫磊    每經(jīng)編輯 魏官紅    

“我國(guó)現(xiàn)在是世界上最大的能源消費(fèi)國(guó)，2020年，全世界的能源消費(fèi)總量是189.9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，我國(guó)能源消費(fèi)總量是49.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占了約四分之一，對(duì)外依存度是20%，其中原油對(duì)外依存度是73%，天然氣對(duì)外依存度是43%。”

12月15日，在2021中國(guó)光伏行業(yè)年度大會(huì)暨（滁州）光伏創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上，中國(guó)工程院院士湯廣福對(duì)我國(guó)目前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)分析表示，中國(guó)能源消費(fèi)要實(shí)現(xiàn)從固體煤炭為主導(dǎo)，躍過(guò)油氣，向可再生能源轉(zhuǎn)變，難度可想而知。

對(duì)此，湯廣福稱(chēng)，要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，其中包括要實(shí)現(xiàn)電力電源清潔化、電力系統(tǒng)柔性化、電力系統(tǒng)數(shù)字化和電力系統(tǒng)電力電子化。

中國(guó)工程院院士湯廣福發(fā)表演講 圖片來(lái)源：每經(jīng)記者 黃鑫磊 攝

我國(guó)缺油少氣且對(duì)外依存過(guò)大

據(jù)湯廣福介紹，全球碳排放的90%來(lái)自能源系統(tǒng)，能源系統(tǒng)碳排放的83%是化石能源。2019年，我國(guó)的碳排放是98.3億噸，占世界總量的30%左右，差不多是美國(guó)、歐盟、日本的總和。

目前，部分歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)完成了從煤炭到油氣轉(zhuǎn)型，正加速向可再生能源轉(zhuǎn)變。例如美國(guó)通過(guò)頁(yè)巖氣革命，2020年油氣發(fā)電量占其總發(fā)電量的60%，而油氣的碳排放大約是煤炭的一半；英國(guó)和德國(guó)的風(fēng)、光發(fā)電量占比超過(guò)40%，天然氣發(fā)電量也接近40%。

“我國(guó)風(fēng)、光發(fā)電量占比在11%左右，油氣發(fā)電量占比不到3.5%，火電的發(fā)電量占比在2020年還是71.2%。”湯廣福說(shuō)，油氣發(fā)電是能調(diào)節(jié)的靈活電源，由于我國(guó)缺油少氣且對(duì)外依存過(guò)大，導(dǎo)致限制了光伏、風(fēng)電的快速發(fā)展。

另外，從能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)來(lái)看，湯廣福表示，到2035年，我國(guó)的能源消費(fèi)總量將降至57億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，對(duì)外依存度降至19%，到2060年，我國(guó)的能源消費(fèi)總量將降至55億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；清潔能源裝機(jī)占比要從現(xiàn)在的43.4%升至2035年的73%，2060年的96%，特別是非化石能源的消費(fèi)比重要從目前的15.9%上升到2060年的80%。

“10年碳達(dá)峰，40年碳中和，如此急速的轉(zhuǎn)型，給我們電力系統(tǒng)帶來(lái)了特別巨大的挑戰(zhàn)，而電力系統(tǒng)是目前規(guī)模最大、層次最復(fù)雜、強(qiáng)非線性的人造系統(tǒng)。不過(guò)，到2060年，我國(guó)石油、天然氣可以實(shí)現(xiàn)除了化工行業(yè)的能源獨(dú)立。”湯廣福說(shuō)道。

電力系統(tǒng)是未來(lái)能源轉(zhuǎn)型的核心

在湯廣福看來(lái)，電力系統(tǒng)是未來(lái)能源轉(zhuǎn)型的核心，如風(fēng)、光、水、核等能源都必須轉(zhuǎn)化成電能，儲(chǔ)能、氫能也需要通過(guò)電能轉(zhuǎn)化，“所以在新能源發(fā)電占比越來(lái)越大的當(dāng)下，新能源發(fā)電的波動(dòng)性、隨機(jī)性對(duì)電力系統(tǒng)安全帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，包括電力電量平衡難度極大、發(fā)電負(fù)荷不確定、電網(wǎng)脆弱性增強(qiáng)等。”

今年3月，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議指出，要“深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”。對(duì)此，湯廣福分析稱(chēng)，所謂“新型電力系統(tǒng)”是指電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)電力電源清潔化、電力系統(tǒng)柔性化、電力系統(tǒng)數(shù)字化，電力系統(tǒng)電力電子化。

“風(fēng)、光發(fā)電占比在2030年要到31.3%，在2060年要到56.6%，而目前火電仍占主導(dǎo)地位，2030年占比要降至52%，2050年要降至20%，即使到了2060年，火電占比還有10%左右，所以要發(fā)揮火電能源保障的基石作用、保底作用，大力發(fā)展火電的清潔化再利用。”湯廣福說(shuō)道。

此前，我國(guó)的電力系統(tǒng)一直處于“剛性”狀態(tài)，電力系統(tǒng)總資產(chǎn)超過(guò)4萬(wàn)億元，而隨著新能源發(fā)電比例提升，電力系統(tǒng)“柔性化”逐漸被提上議程。不過(guò)，我國(guó)靈活電源的比例過(guò)低，抽水蓄能和燃?xì)獍l(fā)電的裝機(jī)容量占比僅8.1%，發(fā)電量不足4%。

對(duì)此，湯廣福建議，要加強(qiáng)靈活電源建設(shè)，提升系統(tǒng)靈活性，如提高抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電占比，提升火電機(jī)組調(diào)節(jié)能力；通過(guò)區(qū)域電網(wǎng)柔性互聯(lián)互通，發(fā)揮電網(wǎng)的間接儲(chǔ)能作用，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化利用；提升電能存儲(chǔ)能力，助力電網(wǎng)“削峰填谷”。

“目前抽水蓄能仍是大規(guī)模電能存儲(chǔ)的最佳手段，面向能源電力系統(tǒng)，物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性、效率、容量等仍然不足，而未來(lái)氫能是跨周、跨季節(jié)的重要儲(chǔ)能手段。”湯廣福說(shuō)道。

此外，通過(guò)數(shù)字技術(shù)和物理系統(tǒng)的深度融合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的“數(shù)字賦能”。湯廣福表示，電力系統(tǒng)需要提升數(shù)字分析水平，加強(qiáng)電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制能力；促進(jìn)多元用戶供需互動(dòng)，提升需求側(cè)管理水平；加強(qiáng)數(shù)字與設(shè)備融合，提升設(shè)備智能化水平。

“電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電和用電各個(gè)領(lǐng)域，都廣泛采用了電力電子裝置，未來(lái)電力電子裝置在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的占比仍將大幅度提升。”湯廣福舉例稱(chēng)，包括靈活交流輸電技術(shù)、特高壓直流輸電技術(shù)、柔性直流與直流電網(wǎng)技術(shù)等。