未來能源轉型的探索與思考

未來能源轉型的探索與思考

文/ 賈維

在現代人類社會中,各行各業所使用的能源大多是從化石能源中獲得。著名作家傑里米·裡夫金(Jeremy Rifkin)在其鉅著《第三次工業革命》中寫到,當今世界3/4的大公司都是化石能源公司,它們的總收入,相當於全球生產總值的1/3。

不過,伴隨著技術的不斷迭代,全球能源格局正在發生深刻變化,新一輪能源與工業革命會結合不同地域的能源稟賦,圍繞著相對分散的可再生能源而產生。

與傳統化石能源相比,地域的能源稟賦大多免費,比如太陽、風、河流、地熱、海洋與潮汐等。將這些分散的能源通過新能源技術的應用,打破時間與需求的不平衡,利用“智能網絡”,由專業能源服務商為客戶服務,提供全生命週期的能源供應與系統服務。

在未來,人類社會的能源供應格局將會從集中的化石能源,轉型為分散的綜合智慧能源。

綜合智慧能源

已成為能源轉型的重要選項

什麼是綜合智慧能源?這個概念在前些年還比較陌生。

但隨著理論和實踐的不斷深入探索,這一概念越來越受到社會各界的關注和認同,並已成為能源轉型的重要選項。

黨的“十九大”報告指出,要堅定不移貫徹創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念,推動經濟發展質量變革、效率變革、動力變革,加快生態文明體制改革、推進綠色發展,到21世紀中葉把我國建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國。

建設“美麗中國”的核心是推進綠色發展,其最重要的途徑就是“推進能源生產和消費革命,構建清潔低碳、安全高效的能源體系”。

2014 年6月,習近平總書記在中央財經領導小組第六次會議上指出的能源發展“四個革命、一個合作”的戰略思想,確立了我國能源發展的使命任務、方向目標和主要舉措,開闢了中國特色能源發展的新境界。

2015 年以來,一系列頂層設計政策相繼印發,相關試點工作也大力推進,強力推動了綜合智慧能源發展。

這些政策文件包括:中共中央《關於進一步深化電力體制改革的若干意見》(中發[2015]9 號);國務院《關於積極推進“互聯網+”行動的指導意見》(國發〔2015〕40 號);國家發展改革委國家能源局《關於推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》(發改能源[2016]392 號);國家發展改革委國家能源局《關於推進多能互補集成優化示範工程建設的實施意見》(發改能源〔2016〕1430 號);國家能源局《微電網管理辦法》(徵求意見稿)(國能綜電力[2017]107 號)和國家能源局《關於開展分佈式發電市場化交易試點的通知》(國能綜新能[2017]167 號)等。

在此背景下,無論是發電企業、電網公司,還是設計、建設和裝備製造企業,以及大量信息、互聯網企業都能順應時代的發展,理論聯繫實際,攻堅克難,大膽創新,造就了許多成功新技術與商業模式。

目前,綜合智慧能源已取得社會的廣泛共識,是能源革命、新一輪電改和現代電力技術、互聯網技術融合的產物,是智慧城市、智慧園區、智慧鄉村建設的基礎,將成為中國能源轉型的重要選項,對推動能源領域的“四個革命、一個合作”將產生深遠影響。

綜合智慧能源

形式多樣、內容豐富

事實上,綜合智慧能源的發展有多種模式,經歷過一個不斷完善的發展階段。

最開始,綜合智慧能源的發展模式是在一定範圍內利用多種熱源,重點解決集中供熱、供冷和能源效率問題;若加上天然氣發電,則可推動電熱冷三聯供,可進一步實現能源的梯級利用和效率的提高;若結合可再生能源的發展,電、熱、冷、氣、水與風、光、地熱能等零碳資源多能互補,則會體現出更加豐富的“清潔、低碳、高效”解決方案;

尤其是隨著互聯網、雲計算、大數據、物聯網、區塊鏈等信息技術的發展和能源交易市場的建立,能源的利用方式變得更加智能、協同、安全和高效。

從更廣的角度看,綜合智慧能源與充電樁、車聯網、智能駕駛,乃至智能建築、智能交通、智慧城市也緊密相關,擁有不可限量的發展潛力和巨大的市場空間。

可以看出,現代能源的發展路徑一定是集中與分散相結合、“源、網、荷、儲、用”相銜接,傳統能源與新型能源多能互補、跨界融合,從而促進多種能源互補互濟和多系統協調優化,在保障能源安全的基礎上促進能效提升和新能源消納,實現更加清潔、低碳、安全、高效的高質量發展。

因此,推動綜合智慧能源發展,加強能源相關產業的深度融合,一定會產生“1+1>2”的互補效應,甚至是巨大的乘數效應。

綜合智慧能源

需優勢互補、融合發展

在具體案例中,所分類的集群樓宇型、產業園區型、平臺服務型、智慧城市型實際上也反映出綜合智慧能源運行發展的過程。

首先是分佈式,可分佈於樓宇、園區、城市、新區、農村,構成區域能源或城市能源;其次是綜合能源,電熱冷氣水+風光地熱生物質、儲能充電站等實現跨界融合。

第三,互聯網+智慧:“雲、大、物、移、智”,即雲計算、大數據、物聯網、移動互聯網、智慧城市,推動綜合能源的數字轉型。

第四,服務型:通過用戶側響應、能效管理和市場化交易,推動消費領域的能源變革,成為現代服務業。

從中我們可以看出,綜合智慧能源發展的核心理念則是:多元、跨界、低碳、高效、智能、互聯,在滿足多元化用能需求的同時,有效提升能源利用效率,促進可再生能源的協同發展。

推動綜合智慧能源發展一個基本條件是,打破不同門類的產業豎井和政府管理的橫向壁壘。從綜合能源發展的實際情況看,煤、電、油、氣、水各有各的專業領域和服務對象,供電、供熱、供冷、供氣、供水、交通、建築等各有不同的管理體制和運行方式。

因此,綜合智慧能源的發展不僅需要法律法規、政策標準、規劃建設、定價機制、財稅金融等方面的統籌協調,也需打破條塊分割,創新發展模式,打造優質綜合能源服務商。

綜合智慧能源

前景廣闊

2011 年,裡夫金在《第三次工業革命》一書中指出:隨著化石燃料的逐漸枯竭及其造成的環境汙染問題,在第二次工業革命中奠定的基於化石燃料大規模利用的工業模式正在走向終結,以新能源技術和信息技術的深入結合為特徵,將會出現一種新的能源體系。

這意味著,我們正處於能源大轉型的變革時代。

2015年底,《聯合國氣候變化框架公約》近 200 個締約方一致同意通過的《巴黎協定》提出:若將全球變暖溫度控制在攝氏2度或1.5度以內,全球需要本世紀中葉左右實現淨零碳排放。

2015年11月,習近平主席在巴黎氣候變化大會上宣佈,中國將於 2030 年左右,使二氧化碳排放達到峰值,單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降了60%-65%,非化石能源佔一次能源消費比重達到20%左右。這彰顯了中國政府對國際社會的莊嚴承諾,進一步確定了中國能源的低碳化發展方向。

中國的碳排放在 2003年超過歐盟,2006年超過美國,2015年超過美國和歐盟之和。按照發達國家2050年、發展中國家2060年實現淨零碳排放的要求,2050 年,中國達到中等發達國家時也應推動實現淨零碳排放。

據有關權威機構預測,2050年,發電裝機達到71億千瓦,其中風電24億千瓦、光伏25億千瓦、核電2.3億千瓦、水電5.5億千瓦、氣電5億(+CCS)。

2010 年至今,光伏發電成本已下降84%,風電成本下降50%,鋰電池成本下降85%。到 2050 年,如果光伏、風電、儲能成本再下降 60%-70%,加之氫能和碳捕集與封存技術的應用,能源革命的前景十分值得期待。

《能源發展“十三五”規劃》要求,風電逐步由“三北”地區為主,轉向中東部地區為主,大力發展分散式風電,穩步建設風電基地,積極開發海上風電。太陽能開發優先發展分佈式光伏發電,擴大“光伏+”多元化利用,促進光伏規模化發展。要求實施多能互補集成優化工程,推動“互聯網+”智慧能源發展。這實際上就是在推動綜合智慧能源發展。“十四五”期間,其力度只能加強不會削弱。

而在綜合智慧能源的發展過程中,城市將扮演重要的角色。2000年,我國城市化率僅為36%,2018 年為 59.6%,預計到2040年可達75%。城市能源消費量約佔全部能源消費量的85%,其中建築耗能佔比為 30%,交通耗能佔比20%。

因此,城市能源轉型也要推動城市建築轉型和交通轉型。

2017 年,聯合國規劃署發佈的《城市區域能源:充分激發能源效率和可再生能源潛力》報告指出,城市在全球向可持續能源應用轉型過程中起到核心作用,作為相關聯的能源服務產業和公共設施的管理者,城市具有可通過應用綜合解決方案以迅速提高能源效率並普及可再生能源的獨特優勢。綜合智慧能源通過提高能源效率和可再生能源利用率,可成為全球許多城市實現向可持續供熱和供冷轉型的最有效途徑。

事實證明,綜合智慧能源有利於實現傳統能源的清潔化利用;有利於帶動天然氣、風能、太陽能、地熱能的分佈式發展;有利於在區域範圍內保障能源供給的安全;更有利於實現能源的梯級利用、互聯互通、優化組合,為提高能效、應對氣候變化和藍天保衛戰做出突出貢獻。

可以預見的是,未來能源結構的總體趨勢是:低碳化——從化石能源走向可再生能源;分佈式——打破傳統的集中發展方式;互聯網——從封閉式走向協同開放共享。

能源轉型不僅僅是單純提高可再生能源比重,或者非化石能源比重的問題,更重要的是能源體系的轉變。

也就是說,與化石能源特性耦合的現有能源體系,特別是電力系統必須變革以適應可再生能源分佈式、小功率的特點。只有把能源體系變革作為能源轉型的一個核心要求,才能更好地理解可再生能源發展的正確方式與真實空間。

因此,推動能源革命必須建立起順應世界能源發展趨勢、符合我國發展階段和能源基本國情的現代能源體系。

從這個意義上說,加快綜合智慧能源建設,包括電熱冷氣水、新能源、電動汽車、氫能、儲能和節能技術、微電網與能源互聯網、綠色金融等,都肩負著重要的歷史使命,都有著廣闊的市場前景和發展空間。

尤其是隨著氫能、生物質能、天然氣脫碳技術的發展,氣體能源+新能源+能源互聯網將徹底改變目前的能源格局,將從根本上改變我國能源不夠安全、不夠高效、不夠綠色的被動局面,綜合智慧能源將為建立現代能源體系、實現淨零碳排放發揮不可或缺的作用。

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