碳中和是一场持久战 充分挖掘需求侧的储能潜力

作为构建新发展格局的重要内容,碳中和是一场考验斗志和定力的关键战役,因此,要进一步统一思想,坚定战之必胜的信念信心。

当前,在对于碳中和进程的看法上,有的观点认为可以“速胜”,搞“运动式”降碳、“一刀切”式减排,对碳中和的科学性、系统性、复杂性的认识不足;有的观点对碳中和没有信心,没有看清我国已具备的优势条件;有的则过于保守,对构建以新能源为主体的新型电力系统的革命性认识不够,局限于对现有能源体系和格局的分析。

碳达峰、碳中和目标将推动实现清洁能源对传统化石能源的替代,主要经历从以化石能源为主、清洁能源为辅到化石能源与清洁能源并重,再到以清洁能源为主、化石能源为辅三个阶段,是一场持久战。

技术进步是实现碳中和的决定力量

在碳中和进程中,技术革命将是制胜因素。

当前,第四次工业革命带来新能源、新材料、物联网等关键技术蓬勃发展,正在重塑世界能源供需格局。在技术创新的驱动下,这次能源革命将从化石能源通过燃烧产生高温高压做功发电的“火药时代”,迈向以风、光为主的非化石能源仅通过“捕获”风、光来产生电的“冷兵器时代”。目前,我国在新能源、特高压、智能电网、储能、电动车、5G等领域已具备世界领先的技术、产业优势,覆盖能源供应、输送、消费、存储、转换、控制全过程。

传统电力系统有两个显著特点——“就地平衡”和“发输用”同时完成,而以新能源为主的清洁能源取代化石能源需要解决量价和不稳定性两个主要问题。对此,以新能源为主体的新型电力系统可以通过电的“空间转移”和“时间转移”,从根本上破解新能源和传统电力系统之间的时空矛盾,并实现对传统电力系统的变革。

我国能源资源丰富,随着新能源技术和装备制造能力不断提升,西、北部地区风、光资源富集区度电成本已低至0.2元。理论上,仅柴达木盆地20万平方公里土地可安装光伏100亿千瓦以上,年发电量达20万亿千瓦时,能满足未来全国的用电量(预计全国年用电量在2035年左右达最高值15万亿千瓦时),再通过特高压送到东部负荷中心。与当地火电相比,成本具备竞争优势,可以实现电的大范围“空间转移”。

在供需两侧大力布局储能资源,可以实现电力系统由“发输用”向“发输储用”转变。同时,信息技术进步和数字化进程加速,可对每个发、用电单元进行精准控制,以及实时调整用电出力,构建荷随源动、源荷互动的运行机制,实现电的“时间转移”,从而为新能源的间歇性问题提供解决路径。尤其在新的技术条件下,电动车充放电、热泵+储罐储冷/热等新模式,相较电池、抽蓄等传统储能方式,将大幅降低成本,更有利于发挥我国新能源资源禀赋和技术优势,预计可在不推高用能成本的情况下实现能源转型。

随着大容量储能、新能源材料、氢燃料电池、海水淡化等技术突破,电将与冷、热、氢等各类能源深度联系,与交通、制造、养殖等产业跨界融合,孵化出一批新模式、新业态,推动一场技术驱动、创新驱动下的全社会革命。同时,技术发展将与碳中和进程相互促进、相互提升,形成快速阶跃。

调动用户侧的“沉睡资源”

目前能源系统用户侧处于相对无序的状态,广大用户中蕴藏着大量的“沉睡资源”,需要被唤醒,因此,需打一场“人民战争”。

其中,在供给侧的“正面战场”,要发挥国企、大型民企等“正规军”的作用,利用西、北部闲置荒漠、戈壁等地区,规模化开发新能源基地,打造高产量、零污染的“电气田”,替代煤田、油田、气田,再通过特高压送出,替代传统铁路、公路、油气管道。近几年的实践已经证明了该方案的可行性、经济性。

碳中和是一场持久战 充分挖掘需求侧的储能潜力

在需求侧,我国有14亿人口、近5亿户家庭,居民用电量巨大,约占全社会用电量的15%,要通过“人民战争”把大量需求侧资源有效组织起来,成为实现碳中和的有生力量。

在需求侧大力推广再电气化

电动车、储能、热泵、储热等技术快速发展,交通、供暖等用能终端再电气化进程加快,将是一场效率革命、成本革命。

其中,电动车能耗仅为燃油车的1/4,使用低谷电充电时,成本仅为燃油车的10%。热泵在提供相同热量的情况下,能耗仅为燃气、燃煤锅炉的30%;使用低谷电供热时,成本仅为燃气锅炉的1/3,与燃煤锅炉相当。电力在能源终端需求侧的能效、成本和环保优势日益明显。

与欧美发达国家相比,我国居民用电增长空间大,需加快推进再电气化进程,实现终端用能去碳化。如民用交通、建筑用能等领域全部由电动车、热泵等方式实现电能替代(需替代2亿吨成品油、40亿吉焦集中供热量、2亿吨民用散煤、1000亿立方米民用天然气),至少需增加3-4万亿千瓦时电量,约占当前终端消费电量7.5亿千瓦时的50%。

充分挖掘需求侧的储能潜力

在未来的能源体系中,电是核心,储是关键。“储”不是简单的储电,而是综合利用储热/冷、电动车、氢能等多元化储能方式,充分挖掘现有需求侧的资源和潜力。广泛开展“人民战争”,关键在于发动每户推广再电气化,增强需求侧的弹性。

其中,家庭用能较大的电器都可以实现“时间转移”,即一天中某些时段集中使用就可以满足生活需要。如电动车可充可放,热水器、空调等设备可通过数字技术控制使用时间,匹配新能源的不稳定性。当新能源大发时,家庭用电设备大用或将电能“存储”;当新能源不足时,用电设备停用,电动车反向放电。此外,热泵配合储热罐实现供冷/热,新能源大发时制冷/热并用储罐“存储”,效率高,且具有经济性。

通过体制机制改革重塑能源体系

相关部门指出,要推动能源体制革命,还原能源的商品属性。在传统能源体制下,煤、油、气、电、热、核等各类能源相互割裂,无法做到在“大能源”格局下的全盘谋划、统一调度;省间资源配置和市场流通困难,市场作用无法充分发挥;福利性、民生性导向的电价体制无法还原居民用电的商品属性和供求关系,对用电行为的引导性不强。

因此,要实现碳中和,除在理念、行为上引导外,还需同步推进体制机制改革:打破省间壁垒,实现要素、资源在更大范围自由流动,发挥市场的主体作用;破除行业壁垒,重构我国的能源体系,明确以“电”为核心,对各行业、各领域做好规划,统筹推进;实施促进新能源消纳的价格政策,研究制定居民用电峰谷电价体系,制定电能替代的价格政策;实施促进商业模式创新的价格和补贴政策,鼓励V2G(车网互动)、热泵、储冷/热、智慧控制技术应用,推动新技术、新产业、新模式快速发展。

我国幅员辽阔,资源分布和经济社会发展状况不均衡,决定了碳中和进程的高度不均衡性,因此,要在考虑全局性和科学性的前提下,让一些资源条件好、发展水平高、转型速度快的地域、城市和行业率先实现碳中和。如大唐集团正加快推动能源转型,业务覆盖从清洁能源供应到需求侧电气化替代的全过程,初步计划在内蒙古等省(区)推动大规模新能源基地建设,在北京等负荷中心开展清洁电代油、代气、代煤试点,积极探索实践一条能源转型的新路径,以“局部胜利”带动实现“全面胜利”。

碳中和是一场持久战,是能源革命逐步深入的过程,能源行业必然是主战场,要从发展全局出发,充分认识碳中和的复杂性、艰巨性。同时,也要看到,我国在资源、技术、市场等各方面均已建立优势,只要贯彻落实“四个革命、一个合作”的能源安全新战略,统一思想,坚定信心,找准科学的路径模式,集全社会之力共同推进,必定能打赢碳中和这场持久战。

  (作者系中国大唐集团有限公司党组副书记、董事)

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