今年在繼續(xù)發(fā)揮煤炭“壓艙石”作用的同時，我國將加快實施可再生能源替代行動，推進東中南部地區(qū)風(fēng)電光伏就近開發(fā)消納，推動海上風(fēng)電集群化開發(fā)和“三北”地區(qū)風(fēng)電光伏基地化開發(fā)，抓好沙漠、戈壁、荒漠風(fēng)電光伏基地建設(shè)，加快推進西南地區(qū)龍頭水庫電站建設(shè)，有序推進生物質(zhì)能開發(fā)利用。
即將召開的北京冬奧會，3大賽區(qū)26個場館將全部使用綠電，這意味著奧運歷史上將首次實現(xiàn)全部場館100%綠色電能供應(yīng)。為北京冬奧場館綠電供應(yīng)提供保障的是位于河北省承德市豐寧滿族自治縣的豐寧抽水蓄能電站。從這里發(fā)出的電，不僅能保障冬奧場館綠電全覆蓋，還能推動冬奧舉辦城市北京、張家口廣泛使用清潔能源。
什么是綠電，為什么北京冬奧會全部場館要使用綠電?綠電即綠色電力，是指在其生產(chǎn)過程中，二氧化碳排放量為零或趨近于零，相較于火力發(fā)電，對環(huán)境沖擊影響較低的電力。綠電的主要來源為太陽能、風(fēng)能、生質(zhì)能、地?zé)岬?，目前我國綠電主要以太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電為主。
國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年，全國可再生能源發(fā)電裝機規(guī)模歷史性突破10億千瓦，比2015年底實現(xiàn)翻番，占全國發(fā)電總裝機容量的比重達到43.5%。新能源年發(fā)電量首次突破1萬億千瓦時大關(guān)，繼續(xù)保持領(lǐng)先優(yōu)勢。
“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要圍繞“構(gòu)建現(xiàn)代能源體系”“實施能源資源安全戰(zhàn)略”等作出一系列重要部署。專家表示，加快自主創(chuàng)新步伐，突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，提升電網(wǎng)智能化水平，把風(fēng)電、光伏發(fā)電作為能源行業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要途徑，大力推動風(fēng)光油氣電融合發(fā)展，推進建設(shè)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，正在為我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供強大動能。
新能源呈現(xiàn)欣欣向榮的發(fā)展景象
“我國富煤、貧油、少氣的能源結(jié)構(gòu)，客觀上決定了發(fā)展新能源的時代要求。”1月17日，國家能源集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司副總經(jīng)理、俄羅斯自然科學(xué)院外籍院士朱法華告訴科技日報記者。
新能源呈現(xiàn)的欣欣向榮的發(fā)展景象，非一日之功。新中國成立初期，我國原煤占能源生產(chǎn)總量的比重高達96.3%，其他品種原油僅占比0.7%，水電占比3%。
“十一五”以來，我國能源生產(chǎn)發(fā)生巨大變革，發(fā)展動力由傳統(tǒng)能源加速向新能源轉(zhuǎn)變，能源結(jié)構(gòu)由原煤為主加速向多元化、清潔化轉(zhuǎn)變。其中，原煤、原油等傳統(tǒng)能源生產(chǎn)增速明顯放緩，占比大幅下降。對能源的利用水平持續(xù)提升，2020年，我國可再生能源發(fā)電量達到2.2萬億千瓦時，占全社會用電量的比重達到29.5%，我國非化石能源占一次能源消費比重達15.9%。
“新能源產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，與規(guī)模化、工程化、貫通化以及持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新有很大關(guān)系。”朱法華表示，進入新世紀以后，我國在新能源領(lǐng)域的科技創(chuàng)新突飛猛進，新能源裝機規(guī)模增長顯著，工程化應(yīng)用越來越成熟。同時，一些大型能源集團加大科技研發(fā)的投入，企業(yè)對新技術(shù)不斷進行試錯、調(diào)試，提高技術(shù)成熟度。
“還有一些企業(yè)不僅做原材料的研發(fā)，也在投資建發(fā)電站，布局產(chǎn)業(yè)鏈，這也有利于提高行業(yè)應(yīng)對風(fēng)險的能力。而大規(guī)模的工程化應(yīng)用，也降低了新能源的運行、使用成本，有利于其推廣應(yīng)用。”朱法華說。
全產(chǎn)業(yè)鏈集成制造，有力推動風(fēng)電、光伏發(fā)電成本持續(xù)下降。國家能源局數(shù)據(jù)顯示，近10年來陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電項目單位千瓦平均造價分別下降30%和75%左右，產(chǎn)業(yè)競爭力持續(xù)提升。
技裝水平提升為新能源注入澎湃動力
以清潔高效可持續(xù)為目標的能源技術(shù)加速發(fā)展，使得我國能源發(fā)展呈現(xiàn)低碳化、電力化、智能化趨勢。
其中，技術(shù)裝備水平大幅提升，為可再生能源發(fā)展注入澎湃動能。國家能源局局長章建華介紹，目前，我國水電領(lǐng)域具備全球最大的百萬千瓦水輪機組自主設(shè)計制造能力，特高壩和大型地下洞室設(shè)計施工能力均具世界領(lǐng)先水平。低風(fēng)速風(fēng)電技術(shù)位居世界前列，國內(nèi)風(fēng)電裝機90%以上采用國產(chǎn)風(fēng)機，10兆瓦海上風(fēng)機開始試驗運行。光伏發(fā)電技術(shù)快速迭代，多次刷新電池轉(zhuǎn)換效率世界紀錄，光伏產(chǎn)業(yè)占據(jù)全球主導(dǎo)地位，光伏組件全球排名前十的企業(yè)中我國占據(jù)7家。
僅2021年，全國各地啟動運行的風(fēng)電、水電、光伏發(fā)電項目就一次次刷新紀錄：在金沙江畔，白鶴灘水電站首批機組投產(chǎn)發(fā)電，全球單機容量最大功率百萬千瓦水輪發(fā)電機組，實現(xiàn)了我國高端裝備制造的重大突破;在山東，華能德州丁莊32萬千瓦水面光伏電站全面投運，這是世界單體容量最大的漂浮式光伏電站;在內(nèi)蒙古，三峽烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站示范項目首批機組成功并網(wǎng)，這是我國規(guī)模最大的“風(fēng)光儲”一體化項目，也是國內(nèi)首個儲能配置規(guī)模達到千兆瓦時的新能源場站。
隨著我國能源科技創(chuàng)新能力不斷提升，能源技術(shù)裝備突飛猛進發(fā)展，自動化、智能化、數(shù)字化推動能源系統(tǒng)不斷優(yōu)化，能效水平也得到顯著提升。
國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2018年我國單位GDP能耗比1953年降低43.1%，年均下降0.9%。從單位GDP能耗指標值來看，由1953年的0.91噸標準煤/萬元逐步上升到1960年最高的2.84噸標準煤/萬元后逐步下降，70年代開始又逐步上升后，基本呈現(xiàn)穩(wěn)步下降態(tài)勢，2018年下降到最低的0.52噸標準煤/萬元。
新型電力系統(tǒng)帶來機遇與挑戰(zhàn)
2021年，中央財經(jīng)委第九次會議首次提出要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。在能源格局改變的新形勢下，我國新型電力系統(tǒng)的發(fā)展面臨哪些機遇和挑戰(zhàn)?
業(yè)內(nèi)專家表示，要實現(xiàn)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，還有一些問題需要應(yīng)對，如電力系統(tǒng)的可靠容量不足，風(fēng)電、光伏因其自身出力特性，可靠性偏低;傳統(tǒng)大電網(wǎng)難以滿足未來電力輸送需求;目前的電化學(xué)儲能等技術(shù)只能解決電力系統(tǒng)的短期調(diào)節(jié)問題，且受成本等因素制約，月度調(diào)節(jié)和季度調(diào)節(jié)還存在很大障礙。
“建立分布式綜合能源系統(tǒng)，將新能源就地消納，將減小對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。”東南大學(xué)能源學(xué)院院長肖睿認為，當(dāng)熱能、風(fēng)能、氫能、光能等不同形式的能源一起并網(wǎng)發(fā)電時，要綜合考慮協(xié)調(diào)。同時，要能提前預(yù)測用電負荷的變化，進行智能化調(diào)節(jié)，這對電網(wǎng)智能化和儲能都提出了更高的要求。
南京工業(yè)大學(xué)能源學(xué)院研究員葉季蕾認為，儲能技術(shù)是提升電網(wǎng)安全性、可靠性和穩(wěn)定性的重要保障措施。
“近年來雖然電池儲能技術(shù)水平在不斷提高，但對于百兆瓦級的大規(guī)模電池儲能應(yīng)用，還需突破復(fù)雜的系統(tǒng)集成技術(shù)。電池儲能性能及安全性也需要提升，一是通過儲能電池的材料改性，提升電池能量密度、循環(huán)壽命及本質(zhì)安全;二是發(fā)揮電池管理系統(tǒng)尤其是熱管理系統(tǒng)的重要作用，確保不同工況下的電池壽命及運行安全性。”葉季蕾說。
在2022年全國能源工作會議上，今年的能源業(yè)發(fā)展藍圖已經(jīng)繪就，在繼續(xù)發(fā)揮煤炭“壓艙石”作用的同時，我國將加快實施可再生能源替代行動，推進東中南部地區(qū)風(fēng)電光伏就近開發(fā)消納，積極推動海上風(fēng)電集群化開發(fā)和“三北”地區(qū)風(fēng)電光伏基地化開發(fā)，抓好沙漠、戈壁、荒漠風(fēng)電光伏基地建設(shè)，積極穩(wěn)妥發(fā)展水電，加快推進西南地區(qū)龍頭水庫電站建設(shè)，有序推進生物質(zhì)能開發(fā)利用。
“能源的飯碗必須端在自己手里，把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機遇，推動能源科技實現(xiàn)高水平自立自強，才能守護好我們的能源安全。”朱法華說。
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