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未来能源转型的探索与思考

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发布时间:2020-10-24 19:51:07

未来能源转型的探索与思考


在现代人类社会中,各行各业所使用的能源大多是从化石能源中获得。著名作家杰里米·里夫金(Jeremy Rifkin)在其巨著《第三次工业革命》中写到,当今世界3/4的大公司都是化石能源公司,它们的总收入,相当于全球生产总值的1/3。

不过,伴随着技术的不断迭代,全球能源格局正在发生深刻变化,新一轮能源与工业革命会结合不同地域的能源禀赋,围绕着相对分散的可再生能源而产生。

与传统化石能源相比,地域的能源禀赋大多免费,比如太阳、风、河流、地热、海洋与潮汐等。将这些分散的能源通过新能源技术的应用,打破时间与需求的不平衡,利用“智能网络”,由专业能源服务商为客户服务,提供全生命周期的能源供应与系统服务。

在未来,人类社会的能源供应格局将会从集中的化石能源,转型为分散的综合智慧能源。

综合智慧能源

已成为能源转型的重要选项

什么是综合智慧能源?这个概念在前些年还比较陌生。

但随着理论和实践的不断深入探索,这一概念越来越受到社会各界的关注和认同,并已成为能源转型的重要选项。

党的“十九大”报告指出,要坚定不移贯彻创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,推动经济发展质量变革、效率变革、动力变革,加快生态文明体制改革、推进绿色发展,到21世纪中叶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。

建设“美丽中国”的核心是推进绿色发展,其最重要的途径就是“推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系”。

2014 年6月,习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上指出的能源发展“四个革命、一个合作”的战略思想,确立了我国能源发展的使命任务、方向目标和主要举措,开辟了中国特色能源发展的新境界。

2015 年以来,一系列顶层设计政策相继印发,相关试点工作也大力推进,强力推动了综合智慧能源发展。

这些政策文件包括:中共中央《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发[2015]9 号);国务院《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》(国发〔2015〕40 号);国家发展改革委国家能源局《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》(发改能源[2016]392 号);国家发展改革委国家能源局《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》(发改能源〔2016〕1430 号);国家能源局《微电网管理办法》(征求意见稿)(国能综电力[2017]107 号)和国家能源局《关于开展分布式发电市场化交易试点的通知》(国能综新能[2017]167 号)等。

在此背景下,无论是发电企业、电网公司,还是设计、建设和装备制造企业,以及大量信息、互联网企业都能顺应时代的发展,理论联系实际,攻坚克难,大胆创新,造就了许多成功新技术与商业模式。

目前,综合智慧能源已取得社会的广泛共识,是能源革命、新一轮电改和现代电力技术、互联网技术融合的产物,是智慧城市、智慧园区、智慧乡村建设的基础,将成为中国能源转型的重要选项,对推动能源领域的“四个革命、一个合作”将产生深远影响。

综合智慧能源

形式多样、内容丰富

事实上,综合智慧能源的发展有多种模式,经历过一个不断完善的发展阶段。

最开始,综合智慧能源的发展模式是在一定范围内利用多种热源,重点解决集中供热、供冷和能源效率问题;若加上天然气发电,则可推动电热冷三联供,可进一步实现能源的梯级利用和效率的提高;若结合可再生能源的发展,电、热、冷、气、水与风、光、地热能等零碳资源多能互补,则会体现出更加丰富的“清洁、低碳、高效”解决方案;

尤其是随着互联网、云计算、大数据、物联网、区块链等信息技术的发展和能源交易市场的建立,能源的利用方式变得更加智能、协同、安全和高效。

从更广的角度看,综合智慧能源与充电桩、车联网、智能驾驶,乃至智能建筑、智能交通、智慧城市也紧密相关,拥有不可限量的发展潜力和巨大的市场空间。

可以看出,现代能源的发展路径一定是集中与分散相结合、“源、网、荷、储、用”相衔接,传统能源与新型能源多能互补、跨界融合,从而促进多种能源互补互济和多系统协调优化,在保障能源安全的基础上促进能效提升和新能源消纳,实现更加清洁、低碳、安全、高效的高质量发展。

因此,推动综合智慧能源发展,加强能源相关产业的深度融合,一定会产生“1+1>2”的互补效应,甚至是巨大的乘数效应。

综合智慧能源

需优势互补、融合发展

在具体案例中,所分类的集群楼宇型、产业园区型、平台服务型、智慧城市型实际上也反映出综合智慧能源运行发展的过程。

首先是分布式,可分布于楼宇、园区、城市、新区、农村,构成区域能源或城市能源;其次是综合能源,电热冷气水+风光地热生物质、储能充电站等实现跨界融合。

第三,互联网+智慧:“云、大、物、移、智”,即云计算、大数据、物联网、移动互联网、智慧城市,推动综合能源的数字转型。

第四,服务型:通过用户侧响应、能效管理和市场化交易,推动消费领域的能源变革,成为现代服务业。

从中我们可以看出,综合智慧能源发展的核心理念则是:多元、跨界、低碳、高效、智能、互联,在满足多元化用能需求的同时,有效提升能源利用效率,促进可再生能源的协同发展。

推动综合智慧能源发展一个基本条件是,打破不同门类的产业竖井和政府管理的横向壁垒。从综合能源发展的实际情况看,煤、电、油、气、水各有各的专业领域和服务对象,供电、供热、供冷、供气、供水、交通、建筑等各有不同的管理体制和运行方式。

因此,综合智慧能源的发展不仅需要法律法规、政策标准、规划建设、定价机制、财税金融等方面的统筹协调,也需打破条块分割,创新发展模式,打造优质综合能源服务商。

综合智慧能源

前景广阔

2011 年,里夫金在《第三次工业革命》一书中指出:随着化石燃料的逐渐枯竭及其造成的环境污染问题,在第二次工业革命中奠定的基于化石燃料大规模利用的工业模式正在走向终结,以新能源技术和信息技术的深入结合为特征,将会出现一种新的能源体系。

这意味着,我们正处于能源大转型的变革时代。

2015年底,《联合国气候变化框架公约》近 200 个缔约方一致同意通过的《巴黎协定》提出:若将全球变暖温度控制在摄氏2度或1.5度以内,全球需要本世纪中叶左右实现净零碳排放。

2015年11月,习近平主席在巴黎气候变化大会上宣布,中国将于 2030 年左右,使二氧化碳排放达到峰值,单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降了60%-65%,非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。这彰显了中国政府对国际社会的庄严承诺,进一步确定了中国能源的低碳化发展方向。

中国的碳排放在 2003年超过欧盟,2006年超过美国,2015年超过美国和欧盟之和。按照发达国家2050年、发展中国家2060年实现净零碳排放的要求,2050 年,中国达到中等发达国家时也应推动实现净零碳排放。

据有关权威机构预测,2050年,发电装机达到71亿千瓦,其中风电24亿千瓦、光伏25亿千瓦、核电2.3亿千瓦、水电5.5亿千瓦、气电5亿(+CCS)。

2010 年至今,光伏发电成本已下降84%,风电成本下降50%,锂电池成本下降85%。到 2050 年,如果光伏、风电、储能成本再下降 60%-70%,加之氢能和碳捕集与封存技术的应用,能源革命的前景十分值得期待。

《能源发展“十三五”规划》要求,风电逐步由“三北”地区为主,转向中东部地区为主,大力发展分散式风电,稳步建设风电基地,积极开发海上风电。太阳能开发优先发展分布式光伏发电,扩大“光伏+”多元化利用,促进光伏规模化发展。要求实施多能互补集成优化工程,推动“互联网+”智慧能源发展。这实际上就是在推动综合智慧能源发展。“十四五”期间,其力度只能加强不会削弱。

而在综合智慧能源的发展过程中,城市将扮演重要的角色。2000年,我国城市化率仅为36%,2018 年为 59.6%,预计到2040年可达75%。城市能源消费量约占全部能源消费量的85%,其中建筑耗能占比为 30%,交通耗能占比20%。

因此,城市能源转型也要推动城市建筑转型和交通转型。

2017 年,联合国规划署发布的《城市区域能源:充分激发能源效率和可再生能源潜力》报告指出,城市在全球向可持续能源应用转型过程中起到核心作用,作为相关联的能源服务产业和公共设施的管理者,城市具有可通过应用综合解决方案以迅速提高能源效率并普及可再生能源的独特优势。综合智慧能源通过提高能源效率和可再生能源利用率,可成为全球许多城市实现向可持续供热和供冷转型的最有效途径。