能源革命一定要算好“经济账”(院士谈能源)

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能源革命技术方向的选择一定要与经济性结合,算清能源革命的“经济账”。再电气化是我国能源转型的根本途径和关键所在;要让不同的能源都能因地制宜高效利用,切忌异想天开、脱离实际。

“我国能源转型发展进程中,走向清洁低碳是必然趋势,保障能源安全供给是根本任务,提高能源生产与消费的效率是重要内涵。要实现我国2030年前碳排放达峰和2060年前碳中和的目标,是一项十分紧迫、十分艰巨的战略任务,也是一项十分复杂的系统工程,必须科学规划,制定好不同时期的发展目标、重点任务和实施路径。”中国工程院院士刘吉臻近日表示。

刘吉臻指出,面向2035年的能源发展战略思路为“化石能源清洁化、清洁能源规模化、多种能源综合化”。“这三者相辅相成,既不能相互割裂,也不能各自为政、怱略相互的支撑作用。其中,值得注意的是,能源革命技术方向的选择一定要与经济性结合,算清能源革命的‘经济账’。在能源消费侧,再电气化是我国能源转型的根本途径和关键所在。”

能源革命要讲性价比

十九大报告指出,要推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。哪种能源能担起能源转型的重任?

刘吉臻指出,如果储能技术有突破性进展,那能源革命的问题也就迎刃而解了。“在大电网系统内建设电化学储能电站,10万千瓦不够,建设20万千瓦,如果还不够,再建30万行不行?很明显,在现阶段储能技术条件下,靠储能解决大电网问题路径不通,经济性难以承受。”

目前氢能发展“大热”,有声音认为氢能是未来的终极能源。在刘吉臻看来,在现有技术条件下,氢能经济性有待检验。“目前生产1立方米氢气需要消耗大约5-5.5千瓦时电能,如果电价低于0.2元/千瓦时,制氢价格可以承受。只有用低价的可再生能源制氢才是正确的路径,加之氢能具有一定的储能属性,可将氢能定位为可再生能源的‘搬运工’。”

刘吉臻进一步指出,燃料电池方面,如果用铂做催化剂,明显不划算。再比如碳捕捉、利用与封存技术(CCUS),现有技术条件下这种处理方式是不可持续的,示范项目的成本相对过高,还将增加一次能源消耗。受控核聚变为探索性、颠覆性的前期研究,目前没有实质性进展。

刘吉臻通过上述例子反复强调:“现有技术条件下,能源转型的‘经济账’一定要算清。能源转型过程中,技术必须和经济结合起来,先进的技术也需要合理的经济性。”

“西电东送”规模或现拐点

据刘吉臻测算,如果在2060年前实现碳中和的目标,我国电力系统需再增加60亿千瓦的可再生能源装机。“风光”随机性、波动性的特性不变,电力系统能否稳定提供电能?届时用电成本多少?以德国为例,2019年,德国可再生能源装机占比超过40%,10年提高了24个百分点,其电价是10年前的1.5倍。

刘吉臻直言:“能源革命不是‘请客吃饭’,现在的电力系统不是为这么大规模新能源准备的,新能源装机已超出系统承受范围,弃风弃光问题凸显,高比例新能源电力系统需付出极大经济成本。”

刘吉臻表示:“可再生能源大规模发展的背后,火电厂为其作了大‘嫁衣’。没有12亿千瓦的火电装机,就没有今天可再生能源的蓬勃发展。现有技术条件下,如果新能源装机增加10亿千瓦,火电装机再降6亿千瓦,电网将立即崩溃。能源革命不能一蹴而就,未来新能源占比将逐步提升,化石能源占比将逐步下降,但火电需要有‘活路’,安全、高效、清洁、灵活、智能是火电未来的发展方向。”

同时,刘吉臻指出:“可再生能源开发利用需要采取‘集中开发、远距离输送’与‘分布式开发、就地消纳’并举的发展模式。”中国工程院《我国未来电网格局研究(2020年)咨询意见》指出,随着我国西部产业发展和东部清洁能源的开发,东部和西部源荷不平衡程度将降低,“西电东送”规模会出现拐点。未来中东部电力负荷供应将形成“西电东送+海电西送+本地传统能源+就地分布式新能源”四足鼎立的局面。

再电气化助力能源转型

在终端消费侧,刘吉臻认为,再电气化是我国能源转型的根本路径,应大力实施电能对终端化石能源的深度替代,即“以电代煤、以电代油、以电代气”。

数据显示,截至2019年底,我国电力占终端能源消费占比为26%。据国际可再生能源署预测,2050年电力在我国终端能源的比重将增长至47%。据了解,电气化水平每增加一个百分点,单位GDP能耗可减少2到4个百分点。2019年我国单位GDP能耗为0.49吨标准煤/万元,是发达国家的2倍。

刘吉臻指出:“解决人类未来的能源问题将依赖新能源电力,新能源电力安全高效的生产与利用将是新能源时代永恒的主题。化石能源清洁化是能源转型的基础,清洁能源规模化是能源转型的核心。”

“绿色革命,既要算好‘经济账’,又要具有高效率。目前能源转型,包括实验室做研究,应该紧紧围绕目标展开行动,让不同的能源都能因地制宜高效利用,切忌异想天开、脱离实际。”刘吉臻说。