能源轉(zhuǎn)型背景下傳統(tǒng)能源與新能源發(fā)展的思考

徐喆

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的加快和人民群眾物質(zhì)文化需求的增加，新能源技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和實(shí)踐。在電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中，新能源與傳統(tǒng)能源各有利弊。在新形勢(shì)的要求下，如何將新能源與傳統(tǒng)能源相結(jié)合，輔助智能電網(wǎng)建設(shè)已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，為了在智能電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用新能源，有必要對(duì)其建設(shè)規(guī)劃進(jìn)行研究分析，建立科學(xué)的管理體系，降低經(jīng)濟(jì)成本，協(xié)調(diào)發(fā)展使智能電網(wǎng)不斷發(fā)展壯大。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);新能源;常規(guī)能源;協(xié)調(diào)發(fā)展;

1關(guān)于煤電發(fā)展

1.1能源轉(zhuǎn)型背景下煤電發(fā)展趨勢(shì)

推動(dòng)能源體系向清潔低碳轉(zhuǎn)型已成為全球趨勢(shì)。目前，為應(yīng)對(duì)資源短缺、氣候變暖、環(huán)境污染等問題，以清潔可再生能源替代化石能源，逐步實(shí)現(xiàn)以清潔能源為主的能源轉(zhuǎn)型，已成為世界能源發(fā)展的重要趨勢(shì)。許多歐洲國(guó)家制定了一系列的脫碳政策和發(fā)展目標(biāo)，以加快非化石能源的發(fā)展。丹麥、英國(guó)和德國(guó)分別承諾到2023年、2025年和2038年限制和逐步淘汰煤電。德國(guó)政府計(jì)劃2022年退出核電，同時(shí)將可再生能源發(fā)電比例從2020年的33%提高到35%，2030年提高到50%，2050年提高到80%;英國(guó)政府提出到2020年實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電占20%，一次能源消費(fèi)占15%的目標(biāo);丹麥政府提出，與2010年相比，能源消費(fèi)總量減少7.6%，到2020年實(shí)現(xiàn)可再生能源消費(fèi)7.6%的目標(biāo)，消費(fèi)比重提高到35%，風(fēng)電占總用電量的比重達(dá)到50%。各國(guó)在能源轉(zhuǎn)型方面也遇到了一些困難。德國(guó)能源轉(zhuǎn)型成本高，煤電退出使得電價(jià)快速上漲。到2030年，額外的電力成本將達(dá)到540億歐元，而政府只提供400億歐元作為補(bǔ)償。在英國(guó)，風(fēng)電的高普及率（34.6%）和常規(guī)電源的缺乏備份導(dǎo)致停電。2014年，日本將核能和煤電重新定位為“基本負(fù)荷電力”，認(rèn)為煤電在穩(wěn)定供應(yīng)和經(jīng)濟(jì)上具有明顯優(yōu)勢(shì)，并批準(zhǔn)在未來12年內(nèi)建設(shè)47臺(tái)煤電機(jī)組，總?cè)萘?250萬千瓦。預(yù)計(jì)到2030年，澳大利亞將保持57%的煤電裝機(jī)容量，裝機(jī)容量將繼續(xù)保持正增長(zhǎng)。作為世界第二大煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，美國(guó)仍將煤電作為美國(guó)電力系統(tǒng)的重要配套電源。

1.2多元供應(yīng)體系中煤電的地位與作用

1.2.1煤電發(fā)展空間

從電力平衡和電力平衡兩個(gè)方面考慮煤電的發(fā)展空間，既要滿足電力平衡，又要滿足電力平衡。

在用電平衡方面，目前煤電利用小時(shí)僅為4400小時(shí)左右，而煤電機(jī)組本身的利用小時(shí)可達(dá)到5500小時(shí)以上。按已建和在建煤電約11億千瓦計(jì)算，4年左右可增加至少1.3萬億千瓦時(shí)，滿足用電增長(zhǎng)需求。從電力平衡的角度看，由于新能源發(fā)電的有效容量較低，當(dāng)用戶需要用電時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)無風(fēng)、無光、無輸出的情況。2019年，新能源裝機(jī)容量約4.1億千瓦，但電網(wǎng)最大負(fù)荷僅約2000萬千瓦，有效裝機(jī)容量相對(duì)較低。為了滿足電力平衡的要求，必須建設(shè)一定規(guī)模的煤電設(shè)施，做到“扶底保供”。2020年2月26日，國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于煤電規(guī)劃建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的通知》（國(guó)能發(fā)電[2020]12號(hào)）。25個(gè)省（區(qū)）為綠色區(qū)域，說明煤電仍有發(fā)展空間。

1.2.2煤電發(fā)展定位

根據(jù)《可再生能源法》，需要優(yōu)先使用可再生能源。新能源高比例接入電力系統(tǒng)后，系統(tǒng)調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)加重。常規(guī)電源不僅要跟蹤負(fù)荷變化，還要平衡新能源的輸出波動(dòng)。煤電具有更多的系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、備用功能，在電力系統(tǒng)中的地位將由電力向電力和電力調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)變。

1.2.3煤電利用小時(shí)數(shù)

煤電為新能源發(fā)電讓路，更多地參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，降低額定運(yùn)行工況，大部分時(shí)間運(yùn)行在額定功率以下，煤電利用小時(shí)數(shù)呈下降趨勢(shì)。此外，負(fù)荷特性的變化也使煤電利用小時(shí)數(shù)減少。隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的加快，第三產(chǎn)業(yè)和居民用電比重逐步提高，使得系統(tǒng)峰谷差不斷增大，負(fù)荷率降低，負(fù)荷利用小時(shí)減少，煤電利用小時(shí)必然減少。2018年，江蘇、山東、河南等省13個(gè)省級(jí)電網(wǎng)受電力供需緊張影響，采取有序用電措施，表明這些地區(qū)煤電產(chǎn)能過剩問題得到解決，但煤電平均利用小時(shí)約4421小時(shí)，對(duì)部分地區(qū)而言程度反映了煤電受供電結(jié)構(gòu)和負(fù)荷特性變化影響的情況，利用小時(shí)數(shù)呈下降趨勢(shì)。

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)電力管理和節(jié)能應(yīng)對(duì)，加強(qiáng)需求側(cè)管理，降低高峰負(fù)荷，可以有效改善電網(wǎng)負(fù)荷特性，提高設(shè)備利用率。以2018年國(guó)內(nèi)電網(wǎng)用電負(fù)荷為例，全省最高負(fù)荷95%以上約400萬千瓦，累計(jì)持續(xù)時(shí)間147小時(shí)，通過需求側(cè)管理調(diào)峰，可減少煤電裝機(jī)容量500萬千瓦，現(xiàn)有煤電利用小時(shí)可增加230h。

2我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題

2.1關(guān)鍵技術(shù)突破難

太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源確實(shí)是綠色環(huán)保的清潔能源，但這正是針對(duì)這些新能源的使用過程。但是，以目前的技術(shù)水平，這些能源的生產(chǎn)加工過程中，沒有辦法實(shí)現(xiàn)清潔無污染，甚至可能產(chǎn)生大量的污染。例如，多晶硅太陽能電池板和硅晶體的精煉過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的三氯氫硅和四氯化硅，毒性很大。目前，企業(yè)對(duì)這些物質(zhì)的回收處理技術(shù)薄弱，殘留污染將導(dǎo)致排放區(qū)域內(nèi)的工廠死亡。例如，用于風(fēng)力發(fā)電的鉛酸蓄電池，在整個(gè)生產(chǎn)和使用過程中會(huì)造成嚴(yán)重的污染，還會(huì)產(chǎn)生廢鉛體。后來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，磷酸鋰和錳酸鋰電池相繼投入使用，但電池的正負(fù)極材料和電解液也會(huì)造成很大的污染。我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)開發(fā)利用技術(shù)水平相對(duì)較低。很多技術(shù)設(shè)備也是從國(guó)外進(jìn)口的，很多不是一流的設(shè)備，而是被發(fā)達(dá)國(guó)家淘汰的，關(guān)鍵技術(shù)也需要進(jìn)口。這種基本自主研發(fā)能力的薄弱，是導(dǎo)致我國(guó)新能源開發(fā)利用水平低下的核心因素。

2.2人才缺乏

新能源開發(fā)利用和新能源產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)需要強(qiáng)大的人才儲(chǔ)備作為支撐。在我國(guó)，新能源產(chǎn)業(yè)正在取得進(jìn)步，但相關(guān)專業(yè)人才的缺口不斷擴(kuò)大，給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來巨大壓力。比如，中國(guó)是風(fēng)力發(fā)電大國(guó)，但風(fēng)電學(xué)校少，每年只有一千名畢業(yè)生，根本不能滿足市場(chǎng)需求。光伏能源和生物質(zhì)能發(fā)電領(lǐng)域人才缺口較大。目前，在新能源產(chǎn)業(yè)中，基礎(chǔ)人才占絕大多數(shù)，中高級(jí)人才數(shù)量不足，從業(yè)人員的理論和專業(yè)實(shí)踐水平不足，對(duì)新能源發(fā)電運(yùn)行、管理和維護(hù)的知識(shí)缺乏，因此，全面的人才培養(yǎng)迫在眉睫。

2.3市場(chǎng)不成熟，目前成本較高

我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)起步較晚，發(fā)展速度不快。尚未形成穩(wěn)定、成熟、廣泛的市場(chǎng)。工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)水平較低，許多技術(shù)還不成熟和商業(yè)化。目前，在新能源產(chǎn)業(yè)的開發(fā)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)方面需要投入大量資金，因此產(chǎn)品價(jià)格會(huì)略高，但新能源產(chǎn)品在節(jié)能環(huán)保方面的作用可能是隱性的，短期內(nèi)看不到利潤(rùn)，市場(chǎng)普遍存在選擇價(jià)格較低的常規(guī)能源和產(chǎn)品，拒絕價(jià)格較高的新能源和相關(guān)產(chǎn)品。沒有廣泛的市場(chǎng)需求，新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然受到限制。

2.4缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)系統(tǒng)規(guī)劃

我國(guó)目前的新能源發(fā)展規(guī)劃相對(duì)孤立，總體上缺乏各行各業(yè)的聯(lián)動(dòng)。《能源法》只是一部獨(dú)立的法律，沒有與經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、政策法規(guī)相結(jié)合，形成完整的配套措施體系。具體實(shí)施過程中也存在很多問題，如邊界模糊，不利于我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，如相關(guān)規(guī)劃與具體產(chǎn)業(yè)發(fā)展脫節(jié)，社會(huì)各階層之間的責(zé)任和權(quán)利不清，缺乏監(jiān)督，執(zhí)法不力等等。

3智能電網(wǎng)下新能源與常規(guī)能源協(xié)調(diào)發(fā)展

為適應(yīng)新能源與傳統(tǒng)能源的共同發(fā)展，首先，應(yīng)逐步將新能源轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)能源的地位，國(guó)家有關(guān)部門應(yīng)支持相關(guān)政策。在電力領(lǐng)域，智能電網(wǎng)應(yīng)不斷開發(fā)和研究，急診科應(yīng)探索更為先進(jìn)的電氣技術(shù)，以降低新能源發(fā)電和輸電的應(yīng)急成本，為新能源的大規(guī)模使用奠定基礎(chǔ)。新能源建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，必須以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以高壓輸電為主，與電網(wǎng)運(yùn)行相匹配，使電網(wǎng)的輸電、供配電全過程現(xiàn)代化、精細(xì)化，實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化的全過程，提高電網(wǎng)服務(wù)效率，為遠(yuǎn)程用戶提供互動(dòng)項(xiàng)目，加強(qiáng)整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，是能源發(fā)展的前提。

（1）平衡集中并網(wǎng)的不利影響。由于光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電是新能源，它們很容易受到不可抗力天氣的影響，具有很強(qiáng)的不穩(wěn)定性。這一新能源發(fā)電并入電網(wǎng)將增加電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，可能導(dǎo)致電網(wǎng)斷開，智能電網(wǎng)使用新的控制功能。但是，可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)電網(wǎng)與新能源發(fā)現(xiàn)的結(jié)合，完成按需取電的能力。

（2）有利于新能源并網(wǎng)接入。由于新能源分布不均，不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r不同，用電量也有高低之分。如果新能源并入電網(wǎng)后沒有及時(shí)消耗，就會(huì)造成電力暗化現(xiàn)象，智能電網(wǎng)完全可以避免這種情況，將新能源產(chǎn)生的電力進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

結(jié)束語

進(jìn)入21世紀(jì)，資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)已成為社會(huì)的普遍共識(shí)。積極發(fā)展新能源，替代傳統(tǒng)能源，加快發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)社會(huì)發(fā)展的基本道路。從我國(guó)發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)的必要性、優(yōu)勢(shì)和前景出發(fā)，分析了我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題，并提出了改進(jìn)建議。本文的研究對(duì)相關(guān)行業(yè)人員具有一定的參考價(jià)值。

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