杜祥琬院士:探索“电从远方来”+“电从身边来”_能谱网

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T+- (原标题:杜祥琬:2050年非化石能源要大于50%,可再生能源要大于40%)
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由中国企业改革与发展研究会、中国产经新闻报社、网易财经联合主办的2020网易经济学家年会于12月22日在北京粤财JW万豪酒店举行,本届论坛的主题是《开放新格局智领新增长》。中国工程院院士、原副院长,国家能源咨询专家委员会副主任杜祥琬发表演讲,他谈到非水可再生能源的发展必将从微不足道变成举足轻重。我国要在2035、2050年实现两个目标,相应的能源非化石能源要在2035年大于25%,可再生能源要大于20%,到2050年非化石能源要大于50%,其中可再生能源要大于40%。杜祥琬认为,当下的能源安全观,要包含环境安全观和气候安全观。随着非化石能源比例的增大,在能源安全和低碳化的趋势中,非化石能源的作用已经是举足轻重。而中国拥有丰富的非化石能源资源,特别是可再生能源资源。技术可开发的风能资源在中国大约35亿千瓦,已经装机1.98亿千瓦,技术可开发太阳能光伏能源22亿千瓦,现在已经装机1.9亿千瓦,无论是风能、太阳能已经开发还不到技术可开发量的1/10,再加上可观的水能、海洋能、生物质能、地热能、太阳能热利用、固废资源化等,在我们国家的资源量足够丰富。在经济性上,中国东部是能源的主要负荷区,东部开发自己身边的太阳能、风能成本要低于西电东送,这是华北电大和天津大学计算出的一致结果。以下为实录:杜祥琬:大家下午好!能源是经济社会发展的基础,作为战略性新兴产业之一,新能源的重要性不言自明。就这个问题给大家汇报几点认识,供大家参考。首先,能源安全观和新能源的关系。能源观里面讲到的能源供需安全,一般人理解的能源安全都是供需安全。长期以来,供应跟不上,需求就是不安全。但是,随着经济特别是对于发展方式理解的加深,我们有了更多的思考。供给侧单向的提供保障这是过去的一种要求,粗放的供给来满足增长过快的需求。现在从需求层也有并不合理的需求,比如浪费。应该是供给侧和需求侧双向协同的提供保障。就是说树立这样的供需安全的新观念,以科学的供给满足合理的需求。供应安全,目前来说比较现实的,大家都知道,中国富煤缺油少气,油气对外依存度比较高,我们要加强勘探、增加储备,这个肯定是很重要的。我想强调一下,随着非化石能源比例的增大,在能源安全当中,非化石能源的作用已经是举足轻重。能源安全还需要第二个观念,能源的环境安全观,能源引起的环境问题已经是越来越严重了,大气环境污染跟煤为主的能源结构是有关系的。大家都对这个问题印象很深刻,国家也出台一系列比如大气十条的政策,所以能源的环境安全观已经成为能源安全观的重要组成部分。第三个能源安全观是能源的气候安全观。能源所引起的温室气体排放是使全球气温不断上升的主要原因,中国的二氧化碳排放是全球第一。非化石能源我们在努力提高它的比例,目前全球的非化石能源占比是22%,中国现在占到14.3%,这也是在进步当中。而我们国家向联合国提交的《中国国家自主贡献》承诺,2030年左右使碳排放达到峰值,并且争取早日实现,这一点也取决于能源转型。应对气候变化,推动能源的低碳转型,是助推新能源的发展,不仅如此,也助推新型经济增长,是促进经济跟环境的双赢。国际上有研究报告统计了一下,应对气候变化的行动跟经济发展是什么样的关系:“气候行动到2020年可以创造大约26万亿美元的经济利益,可以创造大约6500万新的就业岗位。”能源安全观里面还可以加一条,国际竞争环境下中国能源长远安全取决于我们能不能在能源领域掌握新能源科技的战略制高点。第二,能源资源观和新能源的关系。长期以来,说起中国的能源资源禀赋,人们会说富煤缺油少气,如果咱们的视野当中只是化石能源的话,这个认识并不错。工业革命二百多年来化石能源的使用有很大的功劳,虽然化石能源不可再生,量比较大,至今全球一次能源结构当中,化石能源仍然占主导地位。一个世纪之前,全球的能源结构一次能源结构中,煤炭占70%,但是经过几十年的努力,目前油和气加起来已经超过了50%。而中国和全球的差别在于煤炭的占比至今仍然占59%,还是比较高的。当化石能源在我们国家一次能源当中占比占绝对多数的时候,富煤缺油少气这样讲也不是没有道理的,也是可以理解的。但是我想强调,现在仅仅是这样的认识已经跟不上发展,我想着重强调这一点。非化石能源在全球占到22%,我们国家已经占到14.3%,正在稳定快速增长,为什么会快速增长呢?特别是可再生能源,为什么会快速增长?这个需求牵引就是经济社会可持续发展的要求,另外能够支撑它快速发展的原因就是客观存在的自然资源和技术能力的进步、成本的下降。我在2007年开始研究中国可再生能源战略的时候,业界有一个比较普遍的认识,除了水电以外的可再生能源,可以用4个字来描述“微不足道”,通过研究以后,大家一致认同改成
“举足轻重”。这几年的变化已经看出来,它确实必将举足轻重了。我们国家的可再生能源的资源,大约有多少,技术可开发的风能资源在中国大约35亿千瓦,已经装机1.98亿千瓦,技术可开发太阳能光伏能源22亿千瓦,现在已经装机1.9亿千瓦,无论是风能、太阳能已经开发的还不到技术可开发量的1/10,再加上可观的海洋能、生物质能、地热能、水能、太阳能热利用、固废资源化加在一起我们国家的资源量是足够丰富的。它们可再生所以可持续,它们伴随着太阳的存在而自然存在,它们量值的大小跟技术开发能力有很大关系,比如说100米以上的风能比至70—80米高的风能明显增多,这就跟技术开发能力有关。可再生能源长期以来受制于成本偏高,比较贵,这几年成本下降很快。经济性还有一点,中国东部是能源的主要负荷区,东部开发自己身边的太阳能、风能,开发一度电所花的成本比从西部开发的风能和太阳能通过输送到东部的成本要低,这是华北电大和天津大学分别计算出的结果,这一点非常重要。大家马上会说太阳能和风能有间歇性、不稳定,为了充分发挥太阳能、风能的作用,必须发展储能,储能技术也在快速发展当中,物理的储能,比如抽水蓄能、压缩空气储能到多种类型的化学储能,随着材料科学的进步,储能技术进步迅速且持续降价,储能不仅能解决可再生能源间歇性的问题,而且会推动电动汽车、新能源车、小区微网的发展,更好地利用峰谷电的差价。值得强调的是可再生能源的利用,是我们自己国家可以掌控的能源,不依赖于国际地缘政治的变化,它有利用我国能源体系的独立性和安全性。可再生能源再加上核能,加起来叫做非化石能源,我们现在电力的装机容量,非化石能源的装机现在已经到了40.8%,发电量占到整个电力的30.9%。同时,中国目前的核电技术跟世界先进水平也在保持同步的发展,包括已经成熟的三代技术、第四代技术,模块化小堆,中国也在研究下一步基于核聚变的能源。我们国家的资源禀赋这一部分讲中国的资源禀赋应该有这样的重新的认识。在化石能源富煤缺油少气的同时,中国拥有丰富的非化石能源资源,特别是可再生能源资源,逐步建立我国以非化石能源为主的低碳能源体系,资源基础是丰厚的,这个过程需要几十年的努力,但是我想首先得肯定有这个资源,资源不够想要发展也是不可能的。由于长期以来对能源资源禀赋认识的有局限性,一些能源负荷很重的地区,长期以来认为自己的负荷重、资源缺,形成了对外来电、外来煤的依赖,却没有认识到自己身边就有丰富的可再生能源资源可开发。重新认识中国的能源资源禀赋这一点是影响我们国家能源政策和能源战略的一个很实际的问题。而且重新认识能源资源禀赋也是正确认识本国国情的要素,对于保证国家长远的能源安全,引导能源转型具有方向性和战略性的意义。再说一点,能源转型不仅是能源自身结构的优化,还包括空间格局的转型。能源结构的变化,主要是低碳化,发展天然气和非化石能源。同时,煤炭可以说立了很大功劳的能源,随着社会的进步,用量在逐步减少,这个表里面的数据是国家已经制定的能源战略规定的。能源空间格局我们都知道中国非常不平衡也不充分,中国东部的能源要把远方来和身边来相结合起来,东部各省不仅是经济上比较发达,而且也是节能提效比较先行的区域,也是核能发展的优先区,海上风电、海洋能发展的优势区,LNG进口接收区、分布式光伏、生物质、地热、工业余热等等,东部省的资源能源是比较丰富的。给大家说一个数,中国中东部地区已经开发的风电和光伏只占到中东部技术可开发量的不到1/10,也就是说我们国家在中东部自己身边的太阳能、风能潜力还有十几倍的开发空间。所以,立足当前,多能互补,现在煤电还非常重要,它是发电主力,要清洁高效改造,灵活性改造,支持可再生能源的调峰,这就涉及到不同产业的利益问题,所以政策要支持煤炭和新能源如何协力转型。如果能够这样做的话,随着中东部地区电源的发展,西电东送、北煤南运的增量可能会出现一个拐点,什么时候出现这个拐点,取决于我们自己的努力和政策的引导,出现这样的拐点将是中国能源转型的重要的标志。上面讲的中东部发展的思路,就是把远方来跟身边来结合起来的思想,特别是要发展自己身边的已经在那儿的太阳能和风能有利于电力发展区域平衡,有利于电力系统整体的经济性、安全性和灵活性,也符合绿色、低碳、高效、智慧,这样以来,电力系统会从长期以来习惯的政府办电、大企业办电转向政府+大企业+人民办电,我想这样的模式的变化,也有利于社会的进步。但是要实现这样一个能源格局的转型,需要转变观念,包括我自己,长期以来也认为东部只有靠西电东送,现在看来这个想法需要有所纠正。最后再说一下新能源产业会有新的业态,一个特点就是集中式跟分布式相结合,时间关系不展开说。大量的分布式低碳能源网络的发展,使东部成为从能源的消费者变成能源的产销者,不仅消费能源,而且生产能源。如果中部地区成了能源的产销者,这样的话这个角色大家可以想想中国能源会发生多么深刻的变化。有了高比例的产销者,中国能源的局面将会发生革命性的变化。稍微说一个数,有个企业在浙江已经装了20万户的屋顶光伏,这说明东部地区成为能源产销者的现实可行性。这是一个特征,再一个新能源技术的一个特征,能源技术和信息技术的结合,跟数字经济的结合,几位专家讲到这方面,数字化的转型,这样会成为能源互联网,人工智能也在和能源领域在结合将来会成为能源业+能源服务业,而且服务的比重会越来越重,功能会越来越强。非水可再生能源的发展必将从微不足道变成举足轻重,包括水资源在内的可再生能源,电力占26.7%,可再生能源占一次能源消费比重是12.5%。我们国家要在2035、2050年实现两个目标,相应的能源非化石能源要在2035年大于25%,可再生能源要大于20%,到2050年非化石能源要大于50%,其中可再生能源要大于40%。新增的能源由可再生能源来满足,一开始这样做,再进一步由可再生能源来替代化石能源的存量,这样到2050年以后,中国要和全球一道逐步完成由化石能源为主向非化石能源的过渡这样一种转型。新能源战略性新兴产业带给我们的不仅是新能源,而且是新经济和美丽中国的基础。讲到这不当之处请大家指正。谢谢。

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探索“电从远方来”+“电从身边来”——访中国工程院院士杜祥琬

11月29日,中国工程院院士杜祥琬在能源年会暨第11届中国能源企业高层论坛发表演讲。杜祥琬表示,当化石能源在我国一次能源当中占绝对多数的时候,中国的能源资源禀赋是富煤缺油少气是可以理解的,但是现在这样的认识已经跟不上时代发展了。

“我国经济社会正在经历外延型、扩张型平面发展向高质量立体发展的转型,”近日,中国工程院原副院长、中国工程院院士杜祥琬在公开演讲中谈到。从“平面”发展到“立体”发展,能源转型的社会环境发生了怎样的变化?对能源转型的路径选择产生了什么影响?不同地区如何因地制宜加快能源转型的步伐?记者就相关问题采访了杜祥琬院士。

杜祥琬认为,分布式能源是能源发展的重要方向,分布式能源的技术进步和应用推广将极大改变传统的能源生产和消费方式、消费模式。这不仅是能源、电力的重大变化,而且有助于城乡一体化能源转型。

能源转型路径:不复制发达国家的老路,从以煤为主进入多元能源结构

以下为杜祥琬发言全文,有删节:

“‘平面’发展到‘立体’发展的转变,代表我国进入新的发展阶段,发展的目标和方式都在升级,”杜祥琬院士指出,高质量发展要求告别粗放增长方式,不能仅以规模的扩张满足现阶段的发展要求,而要转向以低碳、绿色、美丽为代表的立体、深度发展。

说到能源资源的禀赋,常常会提及富煤、缺油、少气。如果针对的概念是化石能源的话,这个说法并没有错。众所周知,化石能源作用非常大,推动了工业革命,大大提高了劳动生产率。虽然化石能源并不是可再生,但是由于全球的化石能源资源比较丰富,到现在为止全球一次能源消费结构中,化石能源仍然占据主导地位。

具体到能源转型的问题中,现阶段的要求不只是降低能源消耗,更是以绿色低碳为核心,提高能源利用效率、加快能源结构优化,将能源与信息技术结合,提高能源管理效率。

一个世纪以前,能源消费实际是以煤炭为主,煤炭占一次能源消费的70%,经过几十年的演变,全球的油气占比已经达到50%以上。中国和全球的差别在于,煤炭的占比至今仍高达近60%,而油气的占比较低,且对外依存度比较高。

作为经济社会发展的基础,能源也将在多个维度支撑高质量发展。优化能源结构、缓解西部与东部、农村与城市之间不平衡、不充分的问题本就是能源转型的应有之义,堵车、空气质量和垃圾围城三大“城市病”,散烧煤、原始形态的生物质利用、垃圾围村三大“农村病”等也都与能源利用息息相关。“能源转型做不好,高质量发展就缺乏基础。”

从全球能源结构来看,非化石能源,包括可再生能源和核电,占全球一次能源22%,呈现快速稳定增长的趋势,在我国能源结构当中已经占到14.3%。

在这种社会背景下,我国应选择什么样的能源转型路径?杜祥琬院士认为,我国不会复制发达国家从以煤为主,到以油气为主,再到以可再生能源为主的发展路径,而将从以煤为主过渡到多元能源结构,最终实现以低碳能源为主体的能源结构。

可再生能源资源基础丰厚

“这种差异一方面源于我国富煤缺油少气的资源禀赋,另一方面源于当前环境的变化,全球应对气候变化问题的尖锐性、紧迫性更强,利用非化石能源的技术能力和经济性提高,使得我国能够直接从以煤为主进入到多元结构阶段,煤、油、气、核、可再生能源多足鼎立,此消彼长,最终走向可再生能源为主,”杜祥琬院士表示,“如果以非化石能源在一次能源中的占比超过10%为标准定义多元结构阶段,2015年我国就已经进入多元阶段,但仍处于多元结构阶段的初期,具体表现就是煤炭在能源结构中的占比还较高”

2018年,在全球的一次能源结构中,非化石能源占到了22%,非化石能源在我国能源结构当中也已经占到14.3%。非化石能源之所以能够快速增长,是经济社会可持续发展的一种需求。

在此消彼长的过程中,不同能源将扮演不同的角色。煤作为一次能源的主力,绝对消费量将减少,不清洁、不高效的散烧煤、高耗能用煤将逐步被替代,剩余煤炭消费主要用于发电,通过技术进步实现以更少的煤炭支撑经济的发展;石油将发挥稳定供应的作用;天然气是向低碳能源过渡的重要能源,天然气消费的绝对量和占比将继续增长;可再生能源和核能代表未来低碳能源的发展方向,在能源结构中将占据越来越多的份额。

工程院在2007年开始做中国可再生能源发展战略研究的时候,当时能源界有一个普遍的认识,非水可再生能源能源在当时仍微不足道,经过研究以后认为,将来一定举足轻重,现在已经能够明显看出这一趋势。

寓电于民:中东部地区须打破思维惯性,发掘自身电力潜能

如何支撑非化石能源的增长?第一是自然资源禀赋,第二是技术能力的提高,第三是成本的下降。

在我国能源空间布局的统筹优化中,西电东送一直发挥着重要的作用。比如,西北地区拥有大量的风能、太阳能资源,在西北建立大型风电、太阳能发电基地,以西电东送解决中东部负荷集中地区能源短缺问题是立足于中国能源分布特点的合理策略。

我国可再生能源大约有多少?技术可开发的风能资源约为35亿千瓦,技术开发的太阳能光伏资源为22亿千瓦。截至2019年三季度,风能装机1.98亿千瓦,太阳能装机1.9亿亿千瓦,风机和太阳能可开发量都不到十分之一,风能、太阳能的发展还有十多倍的空间。

随着能源开发技术的进步和成本的下降,杜祥琬院士表示,打破被动等待的思维惯性,将“电从远方来”和“电从身边来”相结合可能是中东部地区更合适的能源利用模式。

除此之外,还有非常可观的,水电、地热、生物质、海洋能、太阳能的热利用以及固体废弃物的资源化利用,把这些都考虑进去,我国可再生能源的资源量是足够丰富的。可见,逐步发展可生能源,使其达到高比例是完全可能的。

“中东部地区有较大的电力潜力没有被充分利用,比如,中东部陆上风能资源开发利用的比例仅在10%以内,近海、远海还有大量的风电资源和核电资源,分布式的概念使这些原本难以利用的分散风能和太阳能可以被利用起来。从长远看,分布式风电、光伏的成本下降很快,各种储能技术成本也在下降,使得‘电从身边来’成为可能,”杜祥琬院士介绍。

可再生能源与化石能源不同,其特点是可再生的。太阳只要存在太阳能就仍可开发,开发量的大小又跟技术开发能力有关。比如风能资源,在70-80米的高空,和一百米以上高空的开发量是不一样的,与开发能力息息相关,这一点和其他化石能源比不太一样。

将分布式发电与储能技术相结合,企业、学校、社区等可以形成自己的微电网,利用大数据进行电网管理,形成虚拟电厂,各家各户都成为既生产又消费的产销者。即使出现停电故障,影响也能控制在有限范围内。“在浙江嘉兴、长兴等地,我已经看到了这种模式的落地,这些地方通过分布式发电实现了区域非化石能源占比超过50%的成效,证明了这种模式的可行性,”杜祥琬院士表示。

从经济性来看,可再生能源技术开发成本在下降,而且下降比较快。目前,光伏发电成本是8-10美分/kWh,陆地风电的成本是6美分/kWh,水电5美分/kWh,地热发电8美分/kWh,生物质发电6美分/kWh,已经进入化石燃料发电的成本区间。

“落实这一模式需要各地区认真思考和行动,首先要解放思想,充分利用时代给予的可行性,国家也需要在初期给予一定的政策引导和支持,形成顶层战略规划,”杜祥琬院士强调,“同时,各地区也要根据自己的资源禀赋,具体规划和计算自身的电力潜力,有序开展集中式与分布式相结合、能源与信息化相结合的高效用能模式。”

就地发电与电力输送的经济性比较,天津大学和华北电大各自独立的研究得出的结论是:1千瓦时的电力,东部自发电的成本比西电东送的成本低。虽然分布式的个体量并不大,但星罗棋布,总量非常可观。西电东送还是必要的,同时也要考虑到,东部开发可再生能源在经济上是可行的。

太阳能、风能是不稳定的,具有间歇性的特征,必须跟储能结合起来,而应运而生的储能也在快速发展,从物理储能,到多种类型的电池所组成的化学储能。获益于材料科学的进步,化学储能技术进步迅速而且成本持续下降。储能不仅可以解决太阳能、风能间歇性的问题,而且能够有力推动电动汽车及小区建设微网。

此外,值得强调的是,可再生能源资源的利用,是我国自己可以掌控的,风能、太阳能是在国土资源禀赋上的,我们的开发程度尚不到十分之一,它不依赖于国际地缘政治的变幻,不用考虑对外依存度。可再生能源在国家一次能源结构中占比越多,能源体系的独立性和安全性就越好。

分布式能源产消者

长期以来行业习惯于集中式概念,比如大电网,但近些年分布式重要性日益受到人们的重视。为应对气候变化、保证能源安全,风电、光伏、地热、生物质、天然气等均可进行分布式发展,构建天然气+新能源为主的发展模式也是可行的。

分布式能源是能源发展的重要方向,分布式能源的技术进步和应用推广将极大改变传统的能源生产和消费方式、消费模式。这不仅是能源、电力的重大变化,而且有助于城乡一体化能源转型。建设低碳能源网络,无论是农村还是城市,都可以建立微网或者局域网,由集中式的大电网互动,也可以独立运行。

分布式低碳能源网络相应推出一个概念,即能源的产消者。中国东部是中国能源的主要负荷区,东部、东南部主要是消费区,西边、北边是生产区。如果中东部这一经济高发达的地区,能够把周围的太阳能、风能、生物质能等非化石能源开发出来,东部将不仅是能源的消费者,而且是能源的生产者,即产消者,不仅消耗能源,而且能够生产能源。这一改变不仅是能源结构本身的变化,也是空间格局的变革,对于企业以及户用而言同样适用。

产消者依托互联网和现代信息通讯技术,把分布式电源、储能、负荷等分散在电网各类资源聚合,进行协同化运行控制和市场交易,对电网提供辅助服务。如果我国有了高比例的产消者,中国能源局面将会发生革命性的变化。

重新认识资源禀赋

十九大目标指出,到2035年生态环境根本好转,美丽中国目标基本实现。PM2.5应显著低于我国国家标准35微克/m³;此外还指出,2050年把我国建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国,PM2.5达到国际标准10微克/m³。

根据巴黎协定的要求,温室气体排放绝对量,我国承诺到2030年碳排放达到峰值,并且逐步下降,2050年达到碳中和的目标。

这对我国能源结构提出来了明确要求,2035非化石能源占比大于25%,可再生能源大于20%;2050年非化石大于50%,可再生能源达到40%。新增能源由可再生能源满足,进一步由可再生能源替代化石能源的存量,实质性改变能源结构。2050年后和全球一道逐步完成由化石能源向非化石能源的过渡。

我国化石能源富煤、缺油、少气的同时,拥有丰富的非化石能源资源,特别是可再生能源资源。逐步建成我国以非化石能源为主的低碳能源体系,其资源基础是丰厚的,这一过程必然需要几十年的功夫,但方向是需要肯定的。

非化石能源的发展,必然带来很多分布式,这对于能源的产业形态也会有很大的改变。重新认识资源禀赋,不仅仅是资源的问题,而是对能源的变革有多方面、战略性、方向性的影响。

由于能源资源禀赋认识的局限性,一些能源负荷很重的地区,长期以来认为负荷重,资源缺,却没有认识到身边就有丰富的可再生能源资源可以开发,形成对外来电、外来煤的依赖。

重新认识国家能源资源禀赋,是正确认识本国国情的要素。对于确保国家长远的能源安全,引导能源转型具有方向性、战略性的意义。

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