隨著溫室氣體排放和環(huán)境壓力越來(lái)越大,電力的清潔化生產(chǎn)顯得愈加重要。
近日,在相關(guān)會(huì)議上,多位院士、專家學(xué)者就如何讓電力更加清潔化展開(kāi)了討論。
毫無(wú)疑問(wèn),隨著可再生能源的快速增長(zhǎng),電力生產(chǎn)的清潔化已經(jīng)成為全球化趨勢(shì)。據(jù)IEA統(tǒng)計(jì),2018年全球發(fā)電量達(dá)到26.6萬(wàn)億千瓦時(shí),其中化石能源的發(fā)電占比占64%,可再生能源占比為26%,核能占10%,清潔能源發(fā)電占比逐步提升。
就中國(guó)而言,一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中,長(zhǎng)期以來(lái)煤炭占比較大,這不僅造成了國(guó)內(nèi)較為嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題,還在國(guó)際溫室氣體排放中面臨較大壓力。但近年來(lái)中國(guó)主動(dòng)調(diào)整能源結(jié)構(gòu),目前不僅風(fēng)電、光伏的裝機(jī)總量成為全球第一大國(guó),而且在新增電力裝機(jī)中,可再生能源裝機(jī)量也在不斷增加。
圍繞清潔電力生產(chǎn)和推進(jìn)能源革命,九位院士分別就不同的角度提出了自己的觀點(diǎn)。
謝克昌(中國(guó)工程院院士、原副院長(zhǎng)):
中國(guó)能源發(fā)展面臨的形勢(shì),用一句話講,化石能源的地位在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)不可動(dòng)搖,但是清潔、低碳、高效、安全仍然面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。中國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)煤炭在一次能源消費(fèi)中的比例都占到70%左右,但是經(jīng)過(guò)十二五、十三五的努力,2018年這個(gè)比例下降到59%,非化石能源達(dá)到了14.3%。因此,對(duì)國(guó)際承諾的2020年15%的非化石能源占比是可以實(shí)現(xiàn),尤其是在裝機(jī)容量上,非化石能源的新增裝機(jī)占比達(dá)到了40%,新增發(fā)電量也達(dá)到了31%。
煤炭是我國(guó)的主體能源,而清潔高效利用的煤炭也應(yīng)該稱之為清潔能源。通過(guò)超低排放技術(shù),通過(guò)末端治理,煤炭在發(fā)電過(guò)程當(dāng)中的顆粒物可以降到最低。中國(guó)的運(yùn)行數(shù)據(jù)已經(jīng)表明,實(shí)現(xiàn)超低排放以后顆粒物的排放大大降低,燃煤發(fā)電污染物的排放水平已經(jīng)領(lǐng)先于世界,而且在一些污染物的排放上還低于天然氣的排放。
中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)與供需關(guān)系決定了中國(guó)必須大力的推進(jìn)煤炭清潔高效可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用,并以此作為能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的立足點(diǎn)和首要任務(wù),實(shí)現(xiàn)了清潔高效利用的煤炭就是清潔能源。
彭蘇萍(中國(guó)工程院院士/中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授):
目前中國(guó)清潔能源利用,氫能是一個(gè)重要的方面。氫能的發(fā)展目前又迎來(lái)了一個(gè)高潮。實(shí)際上,20多年前在美國(guó)克林頓時(shí)期和小布什時(shí)期,氫能發(fā)展就在世界引起了反響,當(dāng)時(shí)美國(guó)提出了氫能經(jīng)濟(jì),但是20多年過(guò)去了氫能還是不溫不火,20年后為什么又出現(xiàn)了一個(gè)新的熱潮呢?
一是因?yàn)樵谀茉聪到y(tǒng)里,氫本身作為一種清潔能源是大家追求的終極目標(biāo),第二個(gè)是現(xiàn)在制氫的成本在大幅度的降低,在中國(guó)一大批煤化工企業(yè)使制氫的成本每公斤控制在6毛錢左右,又進(jìn)一步引起了大家對(duì)氫能的關(guān)注。
氫能是一種非常好的二次能源,以前我們把氫能和傳統(tǒng)的化石能源割裂開(kāi)來(lái)了,但是新一輪的氫能發(fā)展主要得益于成本的降低,給大家?guī)?lái)了希望,但是降低成本的主要?jiǎng)恿€是化石能源的一種促進(jìn),這個(gè)促使我們思考化石能源和氫能如何相互促進(jìn),當(dāng)氫能和化石能源慢慢磨合后,可能會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
倪維斗(中國(guó)工程院院士/清華大學(xué)教授):
現(xiàn)在大家都在討論清潔能源問(wèn)題,火電超低排放很多國(guó)內(nèi)電站都做到了,主要是指二氧化硫、氧化氮這方面已經(jīng)和氣電基本上相仿,目前來(lái)看火電的清潔化利用關(guān)鍵問(wèn)題是如何控制二氧化碳排放。因?yàn)槲廴疚餃p少了,二氧化碳并未減少。
目前來(lái)看,火電要把二氧化碳減到零相當(dāng)困難。經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究和長(zhǎng)期實(shí)踐,大家認(rèn)為煤與生物質(zhì)混燒技術(shù),即用生物質(zhì)為原料部分或全部替代火電中的煤炭,是一個(gè)不錯(cuò)的火電低碳發(fā)展方向。采取煤與生物質(zhì)混燒的辦法,可以有限控制碳排放,可以說(shuō)混燒5%就可以減少5%的二氧化碳排放,英國(guó)最近這幾年在火電摻燒方面發(fā)展的很快,相當(dāng)多的火電廠已經(jīng)采用了混燒的辦法,有的電廠都已經(jīng)全部采用了生物質(zhì)。
因此我們應(yīng)該把這個(gè)產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)起來(lái),整個(gè)混燒的生物質(zhì)供應(yīng)鏈?zhǔn)欠浅4蟮漠a(chǎn)業(yè),可以和“三農(nóng)”問(wèn)題結(jié)合起來(lái),用整個(gè)的工業(yè)需求來(lái)促進(jìn)生物質(zhì)原料的發(fā)展,既解決了原料問(wèn)題,還為農(nóng)民提供了就業(yè)和脫貧的機(jī)會(huì)。
陳清泉(中國(guó)工程院院士):
能源的清潔化需要能源更加智能化,那么什么是智慧能源,智慧能源就是要把廢棄的能源變成有用的能源。能源的智能化可以解決四大矛盾,一是傳統(tǒng)能源和新能源的矛盾,二是一次能源和二次能源的矛盾,三是集中能源和分布能源的矛盾,四是電力能源和化工能源之間的矛盾。
解決上述矛盾,要求能源利用要低碳化、智能化和終端能源電氣化,除此之外還需要能源的氫能化,因?yàn)闅淠芑彩呛芎玫亩文茉?,并且氫能化可以做到電能化做不到的事情,他可以把電力能源和化工能源很好地融合,要把電力、氫氣、煤炭所有的能源結(jié)構(gòu)融合,融合以后可以把廢棄能源變成有用。
另外,智能化與低碳化還需要聯(lián)手,智能化的同時(shí)要做到低碳,因?yàn)樵谀茉瓷a(chǎn)當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生二氧化碳,二氧化碳有時(shí)候是一種廢料有時(shí)候又是一種材料,在能源生產(chǎn)和消費(fèi)當(dāng)中也產(chǎn)生氫氣,氫氣有時(shí)候是材料有時(shí)候是廢料,氫氣和二氧化碳結(jié)合就是一個(gè)燃料。
最后我要再提一下,我從事電動(dòng)汽車研究40多年,我認(rèn)為能源革命和汽車革命一定要聯(lián)手,因?yàn)榻煌ㄕ寄茉聪M(fèi)的三分之一,什么是汽車革命,汽車革命的內(nèi)涵一是電動(dòng)化,二是無(wú)人駕駛和智能化,第三是互聯(lián)共享。汽車的出現(xiàn)改變了人們的出行方式,但是今天又輪到汽車被革命,因?yàn)榻裉斓钠噹?lái)污染,能源不可持續(xù),交通堵塞,而汽車革命就是要電動(dòng)化和智能化。
杜祥琬(中國(guó)工程院院士/原副院長(zhǎng)):
近年來(lái),經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)入了新階段,能源發(fā)展也相應(yīng)的進(jìn)入新階段,而中國(guó)的城市能源利用水平是城市發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的一個(gè)重要標(biāo)志,中國(guó)城市人口眾多,能耗比較大,因此可以說(shuō)是能源轉(zhuǎn)型的主戰(zhàn)場(chǎng)。目前,城市能源轉(zhuǎn)型已經(jīng)具備了良好的基礎(chǔ),但是能源的供應(yīng),環(huán)境和管理都面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。那么,東部和城市的能源發(fā)展能不能有一點(diǎn)新的思路呢?能不能東部能源盡量做到自給自足?或者中東部新增能源做到自給為主,西電東輸為輔呢?
東部的能源高比例自給有沒(méi)有可能,靠什么?我想東部可以發(fā)展自己的電源,西部發(fā)展自己的經(jīng)濟(jì)和電力的負(fù)荷,這樣來(lái)緩解中國(guó)很有特色的發(fā)展不平衡不充分的問(wèn)題,使中東部既是電力的消費(fèi)區(qū)又是電力的生產(chǎn)區(qū),以電源的新形態(tài)發(fā)展助推電網(wǎng)的新格局,來(lái)逐步的改變以外來(lái)電為主的格局。
那么東部的資源夠用嗎?在考慮低風(fēng)速區(qū)域資源的潛力下,中東部地區(qū)陸上風(fēng)能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量是8.96億千瓦,陸上加上海上可開(kāi)發(fā)的資源,一共是11億千瓦。光伏方面,集中式的光伏電站可開(kāi)發(fā)的潛力是3.58億千瓦,分布式光伏裝機(jī)的潛力是5.3億千瓦,兩個(gè)加起來(lái)一共將近9億千瓦。另外,再加上當(dāng)?shù)氐幕痣姟⑷細(xì)獍l(fā)電等,從資源量上看,完全沒(méi)問(wèn)題。
從技術(shù)可行性上看,光伏和風(fēng)電等可再生能源技術(shù)可行性已經(jīng)基本解決,但是光伏和風(fēng)電都需要儲(chǔ)能的配合,近年來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步也很快,化學(xué)儲(chǔ)能也在接近抽水蓄能的價(jià)格水平。
從經(jīng)濟(jì)可行性上看,成本曾經(jīng)是制約可再生能源發(fā)展的因素之一,但是這些年成本不斷的下降。從1980年到2018年,風(fēng)電成本降了90%,2020年將與煤電相當(dāng),從2010年到2017年,國(guó)際上光伏發(fā)電成本從0.36美元每千瓦時(shí),已經(jīng)降到了0.1美元每千瓦時(shí),下降幅度達(dá)到了73%,而且目前還在進(jìn)一步下降。
中國(guó)東部能源實(shí)現(xiàn)比較高比例的自給,從資源、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性都可行,但是我們既然有西部、北部這樣一個(gè)能源密度比較高的地區(qū)的資源條件,當(dāng)然還是要用的,再加上現(xiàn)在已經(jīng)有一些基礎(chǔ),所以西電東送為輔,中東部自給不夠的部分繼續(xù)利用西南的水電,以及部分的煤電,還有已經(jīng)在西部地區(qū)的風(fēng)光基地的電,但是隨著東部電源的發(fā)展,西電東送的壓力,北煤南運(yùn)的壓力會(huì)減少。
因此,西電東送的增量有可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)拐點(diǎn),這一點(diǎn)是一個(gè)非常重要的能源轉(zhuǎn)型的標(biāo)志,所以說(shuō)能源轉(zhuǎn)型不光是能源結(jié)構(gòu),空間結(jié)構(gòu)和空間格局也會(huì)有重要的變化。
黃其勵(lì)(中國(guó)工程院院士):
對(duì)于能源轉(zhuǎn)型的目標(biāo)和措施,國(guó)家提出要建設(shè)智能低碳安全的能源體系,我自己的體會(huì)是要抓好能源轉(zhuǎn)型的兩條戰(zhàn)線,一個(gè)是可再生能源的規(guī)?;?,一個(gè)是化石能源的清潔化。化石能源和可再生能源,從人類發(fā)展長(zhǎng)河二者是一個(gè)博弈關(guān)系,化石能源不管他多么豐富,總會(huì)有一天用完的,可再生能源到什么時(shí)候也不會(huì)用完。
今天我們多用了一噸化石能源,子孫后代就會(huì)少用一噸,我們今天用化石能源主要的方式是燒,利用他的發(fā)熱量為我們?nèi)祟惙?wù),可是子孫后代說(shuō)不定有奇思妙想,把黑色的煤炭變成一個(gè)金色的巨龍,所以說(shuō)在這個(gè)博弈當(dāng)中,設(shè)法做到化石能源清潔化和低碳化的同時(shí),一定要做到可再生能源的規(guī)?;罅康氖褂?。
郭劍波(中國(guó)工程院院士/中國(guó)電力科學(xué)研究院院長(zhǎng)):
大家都知道,風(fēng)電和光伏發(fā)電具有間歇性的特征,風(fēng)電和太陽(yáng)能如果成為主力電源,必須對(duì)其他機(jī)組,比如火電進(jìn)行靈活性改造。以中國(guó)的某省的實(shí)際數(shù)據(jù)做計(jì)算,我們要獲得30%的電量,如果不做靈活性的改造,用我們目前電網(wǎng)的數(shù)據(jù)就必須限電23%,風(fēng)電的利用小時(shí)只能到1500,火電的利用小時(shí)只能到3500。
如果到40%或者是50%的話,這個(gè)情況會(huì)更加的嚴(yán)重。如果我們對(duì)傳統(tǒng)機(jī)組進(jìn)行靈活性的改造,假設(shè)我們將來(lái)全部都是靈活性電源,都可以壓到零處理,棄風(fēng)棄光率會(huì)大幅下降。我們要獲得更多的新能源的電量,提高消納能力,希望不棄風(fēng)棄光,我們的電網(wǎng)安全運(yùn)行,在沒(méi)有新的技術(shù)措施的情況下是難以保障的。
所以這也是電力系統(tǒng)面臨的更大挑戰(zhàn),我們要保證在現(xiàn)有技術(shù)上電網(wǎng)的安全,我們對(duì)新能源的發(fā)電出力就要限制,實(shí)際上現(xiàn)在愛(ài)爾蘭提出50%到55%的,就是新能源的出力不能超過(guò)50%,英國(guó)也有類似的規(guī)定,當(dāng)然希望我們能夠有智慧解決他,使得新能源能夠健康發(fā)展。
褚君浩(中國(guó)科學(xué)院院士/中科院上海技術(shù)物理研究所研究員):
目前,能源和環(huán)境是非常重要的問(wèn)題,過(guò)去100年地球溫度上升、人口增加、二氧化碳排放增加,現(xiàn)在的北冰洋可以去旅游了,問(wèn)題還在繼續(xù)。
因此我們必須要發(fā)展低碳技術(shù),低碳技術(shù)包括了減碳技術(shù),比如說(shuō)煤炭的清潔高效利用,這個(gè)就是減碳技術(shù)。第二個(gè)是無(wú)碳技術(shù),包括核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等等。第三個(gè)是去碳技術(shù),就是把二氧化碳捕獲埋存,要解決這三個(gè)方面的能源問(wèn)題,我們還有很長(zhǎng)時(shí)間的路要走,既需要煤炭高效清潔利用,發(fā)展LED照明節(jié)能減排,又要發(fā)展多種形式的可再生能源技術(shù),再加上二氧化碳的捕獲與封存,解決人類面臨的能源問(wèn)題。
衣寶廉(中國(guó)工程院院士/中科院大連化學(xué)物理研究所研究員):
巴黎協(xié)定規(guī)定本世紀(jì)希望溫度上升小于2攝氏度,那就要減排二氧化碳,我們國(guó)家在大會(huì)上承諾到2030年左右,二氧化碳排放要比2005年下降60%到65%,非化石能源占一次能源的20%左右。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),除了提高能源效率以外,很重要的一點(diǎn)就是能源要減碳,氫能的發(fā)展是一個(gè)重要的方面。
源轉(zhuǎn)型過(guò)程當(dāng)中氫起的作用是非常大的,他能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的高效的可再生能源的消納,用電解水的辦法,能夠降低交通過(guò)程當(dāng)中燃料電池車在不同行業(yè)區(qū)間進(jìn)行能量分配,他可以把各地區(qū)的電能可再生能源轉(zhuǎn)化為氫再進(jìn)行運(yùn)輸分配,他可以降低工業(yè)碳排放,比如說(shuō)煉焦或者是取暖,能夠把捕集到的二氧化碳加氫變成燃料。
目前氫的來(lái)源還是通過(guò)化石燃料來(lái)制的,煤制氫,天然氣制氫。目前也在研發(fā)生物質(zhì)制氫,太陽(yáng)能光解水制氫,傳統(tǒng)的電解水制氫現(xiàn)在占比很小,因此,現(xiàn)在提倡的是用可再生能源或者是核能,通過(guò)電解水或者是液分解來(lái)制氫,這個(gè)是目前的一個(gè)重點(diǎn),可以起到減排的目的。
我們國(guó)家棄風(fēng)、棄光和棄水電量非常大,因?yàn)榭梢杂眠@些能源來(lái)做氫氣,最后用于燃料電池車,也可以用于跟天然氣混合的發(fā)動(dòng)機(jī),當(dāng)然也可以用于冶金。目前世界各國(guó)都在做氫能的發(fā)展規(guī)劃,日本計(jì)劃到2030年發(fā)展80萬(wàn)輛燃料電池車,中國(guó)計(jì)劃發(fā)展100萬(wàn)輛,未來(lái)氫燃料電池汽車在減排和減碳方面將有很大的發(fā)展空間。
原標(biāo)題:直指清潔電力,九位院士是這樣建議的!
原標(biāo)題:直指清潔電力,九位院士是這樣建議的!