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发展可再生能源 需重构电力系统

日期:2012-2-6

国家能 源局新能源和可再生能源司副司长史立山
受化石 能源资源有限性和气候变化等环境问题的影响,加快开 发利用可再生能源已成为国际社会的共识。可再生 能源具有资源潜力大、对环境 影响小并可永续利用的特点。但同时 还具有能量密度低、存在间 歇不连续等问题。
如何破 解可再生能源的不连续性与能源需求连续性之间的矛盾,这是推 动可再生能源大规模发展的核心问题。为了不 断扩大可再生能源的利用规模,在加强科技创新、促进技术进步的同时,必须转变思路,加快建 立适应可再生能源发展的政策体系和电力系统。
加快开 发和应用储能技术,推动可 再生能源规模化发展
促进可 再生能源规模化发展必须解决好两个方面的问题;一是要 把可再生能源转化成符合要求的电力;二是可 再生能源发出的电力必须与用户的电力需求相平衡,这是由 电力供需的瞬时平衡特性决定的。可再生 能源是自然界客观运行产生的能量,是人为不能调控的,如风能和太阳能等,都具有 不可控制和间歇随机的特点,往往在 用电低谷的时候发电量大,而在需 要用电的时候又发不出电来。
如果要 大规模开发利用具有随机间歇特性的可再生能源,必须采 取技术措施解决可再生能源发电的不连续性与用电需求连续性之间的问题。从目前来看,加快开 发和推广大容量储能技术是促进规模化开发利用可再生能源的重要措施。长期以来,建设的抽水蓄能电站,是目前 电力系统中最成熟和应用最广泛的大容量储能技术,也是以 电站方式管理的储能技术。随着可 再生能源发电比重的增加,仅靠抽 水蓄能电站还不够,还应重 视分布式 储能技术的应用。分布式 储能技术的应用,一是在发电侧,主要是 在风电和太阳能电站内配置必要的储能容量,用于调 节风电和太阳能电站的发电出力特性,使其较 好地适应用电负荷变化需要,减少风电、太阳能 发电随机间歇性对电力系统的影响;二是在用户侧,在包括 居民在内的所有电力用户中,都配置 必要的储能设施,用于调 节用电的不平衡性,使用电 特性尽可能做到平稳,以减少 用电变化对电力系统的影响。
可以设想,今后每 个电力用户包括家庭电力用户都是一个可独立运行的电力系统,它的电 源就是储能设备,如各类电池等,它与大 电力系统联网运行,在用电 负荷低谷时可向储能设备进行充电,在用电 负荷高峰时段储能设备可为用户提供电力,使用户 的用电特性尽可能平稳,特别是 在发生故事时还可以独立运行,能有效 提高电力系统供电的安全性和可靠性。这实际 就是智能电网的发展目标。
这种设 想在电力系统中配置储能设施的做法,必须建 立在储能技术经济可行的基础上。目前,还没有 可以大规模推广应用的储能技术,这是今 后需要努力攻克的技术,同时也 蕴藏着巨大的发展商机。
更新观念推动转型,构建以 可再生能源为主的能源体系
在目前全球每年160多亿吨 标煤的能源消费总量中,90%为煤炭、石油、天然气等化石能源。以化石 能源为主的能源供给体系在为人类带来空前文明的同时,也带来 了前所未有的挑战,除了化 石能源资源问题处,最主要 的就是气候变化问题。
理论和实践都证明,气候变 化与人类活动密切相关,特别是 与化石能源大量燃烧排放的二氧化碳等温室气体有关。因此,世界各 国都把开发利用可再生能源作为减少化石能源消费、应对气 候变化的重要措施。今后20-50年将是 能源转型的重要时期,转变的 目标和方向就是由碳含量低的能源替代碳含量高的能源,由可再 生能源替代化石能源,并最终 实现由化石能源向可再生能源的转变,进入低 碳能源或无碳能源新时代。
要实现能源转型,就必须 在发展思路和管理理念上逐步进行调整。例如燃 煤火电的年利用小时数问题,过去,我们长 期处于缺电状态,火电的 年利用小时很高,有些机组甚至达到7000到8000小时,并认为低于5000小时电力就过剩了,就不应 该再建新的电厂了。对于可再生能源发电,包括水电、风电、太阳能发电在内,其设备 年利用小时数都不会太高,从目前来看,水电平均在3000小时左右,风电平均在2000小时左右,太阳能发电平均在1000小时左右。特别是 受自然特性的影响,风电、太阳能 发电容量都不能作为有效容量看待,其在电 力系统中的作用主要是提供电量,用来替代火电发电量,节约化石能源资源。
如以这 样的观点来观察和思考未来的电力系统,未来电 力系统的电力负荷应由常规能源发电机组来满足,电力系 统的用电量由常规能源发电机组和可再生能源发电机组提供,并要优 先利用可再生能源发电量。随着电 力系统中可再生能源发电量比重的增加,常规能 源的发电利用小时数就会减少。
由此展 望未来能源系统,应是以 可再生能源为主体、以常规 能源为补充的能源体系。按目前的技术来看,未来的电力系统,应是以 核电提供主要基荷,以可再 生能源提供系统主要电量,以水电 和抽水蓄能电站提供运行调节,以化石 能源发电为补充,具有智 能化特征的电力系统。为实现这样的转变,应按照 这样的思路和目标加强技术创新和工程示范,积极推 动能源系统的转型。
加快推进改革,构建利 于可再生能源发展的现代电力系统
目前电 力系统主要以集中大型电站为主,电力的 流向也是固定的,即发电 厂发电经升压后送往用电地区,再逐级 降压至用户需要的电压等级,以满足 用户的电力需要。电力系 统的特点是发电站数量较少,电力用户数量很多,电力系 统管理者根据用电负荷的需要调度发电站,要求发 电站增加发电容量或减少发电容量,以保持 电力系统的供需平衡,确保电 力系统的安全可靠运行。
可再生 能源的特点是资源分布广,能源密度低,更适宜 于小规模分散开发和利用。比如太 阳能资源到处都有,都可建 太阳能发电设施,装机规模可大可小;生物质资源也很分散,也适宜 建设小型发电设施,如目前 的沼气发电和气化发电。从发展趋势来看,只要资源和条件允许,电力用 户未来都有可能安装小型发电系统,在城市 的建筑屋面和空闲场地、农村的 荒山荒坡和农民的房前屋后等地方,都可以 建设光伏发电站。我国如果人均建设1个千瓦的光伏发电,全国总计就会超过10多亿千瓦,而每千 瓦光伏发电系统仅需安装几平方米的太阳能电池板。德国目 前的太阳能光伏发电已达到2500多万千瓦。
可以设想,今后的 电力系统会像今天的互联网络,电力用 户都会安装必要的发电设施,电力用 户同时也是发电商,既可以 从电网得到电力,也可以 向电网输送电力,形成以 分布式发电为特征的新型电力系统。
然而,目前我 国分布式发电受到严重制约。这固然 有技术方面的问题,但更多 的是政策问题和电力管理体制问题。
要促进 分布式可再生能源发电的发展,必须在 电价政策和电力管理进行改革。一是要 明确支持分布式能源发电发展的上网电价政策,形成鼓 励千家万户建设分布式能源发电的政策体系;二要形 成可再生能源发电自由上网的电力管理体制,实施输电、配电、供电三 者利益相分离的管理体制,输电和 配电企业为公用事业单位,按过网 的电量收取过网费用,输送的电量越多,收取的费用就越多,得到的利益也越多。把供电环节放开经营,鼓励有 实力企业参与供电环节的经营,通过市 场竞争的方式提高电力服务水平,形成有 利于分布式可再生能源发展电力管理体制。
国内外的实践证明,增加可 再生能源发电在电力结构中的比重,从技术 上讲是不会有制约的,不会因 为可再生能源比重大而影响电力系统的安全运行。但增加 可再生能源发电会在经济上会付出更多的代价,要求电 力系统有更多的发电备用容量,电网输 送能力也要更大些,电网结构更坚强些,整个电 力系统发电设备利用小时会降低,电力系 统运行管理的要求会更高,电力用 户也需承担更高的电价。也就是 说要开发利用可再生能源,走可持 续发展的低碳能源之路,需要付 出更多的经济代价。
从目前 能源技术和管理来看,要推动 可再生能源发展,必须解 决好可再生能源发电与现代电力系统的融合问题,要根据 可再生能源的特点,构建适 应可再生能源发展的新的电力系统,既要保 障电力系统的安全可靠运行,又要充 分发挥可再生能源清洁环保的作用,积极推 动能源体系由以化石能源为主向以可再生能源为主的转变。(来源:经济参考报)
 
 

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