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“能源生產電力化,電力生產清潔化”,將帶來哪些變革
添加:2021-7-19 10:17:01    游覽:243

  當交通、通信和能源三個要素同時發生變化時,也意味著新經濟體系正在形成

  工業領域未來應重點關注高效電轉蒸汽、大規模電制氫等技術,研發核心技術裝備并推廣應用,持續深挖工業領域替代潛力

  化石能源支持下的工業文明,已經造成了城鄉二元對立,新能源支持下的生態文明,則將助力新型城鎮化,改變城鄉發展格局

  能源產業牽一發動全身,是關系國計民生的重大基礎性產業。能源產業的歷次變革,都對經濟與社會發展產生了長遠而又深刻的影響。

  暢銷書《第三次工業革命》《零邊際成本》和《零碳社會》的作者杰里米·里夫金在他的書里提到了一個命題:當交通、通信和能源三個要素同時發生變化時,也意味著新經濟體系正在形成。

  19世紀,由蒸汽驅動的印刷機和電報機、豐富的煤炭資源和國家鐵路系統(以火車為代表)的結合,形成了推動社會轉型的通用技術平臺,從而引發了第一次工業革命。蒸汽機技術創新對能源發展產生了劃時代的影響,推動了煤炭的大規模高效開發和利用,促使社會生產從手工勞動轉向大機器生產,極大地提升了勞動效率和社會生產力。19世紀后期,蒸汽機技術的提升潛力越來越小,對煤炭主導的能源發展的推動作用開始逐漸減緩。

  20世紀,電力、電話、廣播、電視、廉價的石油和國家公路系統(以內燃機車為代表)的緊密結合,為第二次工業革命創造了基礎設施。隨著內燃機、電動機的出現和廣泛應用,以石油和電力為代表的新的能源形式推動了能源效率和勞動生產力進一步提升。

  現在,我們正處于第三次工業革命之中。在物聯網平臺上,數字化通信互聯網融合了數字化可再生能源互聯網(由太陽能和風能驅動)和數字化交通運輸互聯網(由綠色能源驅動的無人駕駛電動汽車和燃料電池汽車組成),將改變21世紀的社會和經濟。

  以谷殼和雞糞混合物為原料發電的環保電廠——福建凱圣生物質熱電廠(2019年5月23日攝) 林善傳攝/本刊

  新變革的落腳點

  電能是清潔、高效、便捷的二次能源,是工業化進程的“助推器”。當前,在新一輪科技革命的推動下,能源電力的開發更加綠色化,電力的輸送與使用更加智能化,能源電力與經濟社會和人民生活的融合更加密切,以電為中心的現代能源體系特征愈發明顯。這一輪能源產業的新變革,最主要的落腳點就在電力上,是以“能源生產電力化,電力生產清潔化”為基本特征的電力新變革。

  從能源生產側來看,2018年,我國發電用能占比達到46.4%,高于世界平均水平;到2035年,我國發電用能占比有望達到57%。在供給側,非化石能源取代化石能源的條件初步具備;厥揭幠;拈_發使得新能源上網電價已具備同火電標桿電價同臺競爭的潛力;儲能技術的快速發展及成本持續下降和具有針對性的電力需求側管理,可以有效克服新能源的不穩定性;智能控制技術的廣泛應用使能源電力資源能在更大范圍內實現靈活高效配置,實現發電和負荷的動態匹配,促進不穩定非化石能源的消納!吨袊娏π袠I年度發展報告2020》的數據顯示,2019年全國新增發電裝機容量10500萬千瓦,其中新增并網風電和太陽能發電裝機容量分別為2572萬千瓦和2652萬千瓦,合計新增占全國新增發電裝機容量的49.75%,電力生產結構持續優化。

  在消費側,大規模電能替代化石能源初具經濟性。在上一輪電力革命的基礎上,正在進行的新一輪深度電氣化和“再電氣化”如火如荼。與其他能源品種相比,電能的終端利用效率最高,可以達到90%以上。中國的數據表明,電能的經濟效率是石油的3.2倍、煤炭的17.3倍,即1噸標準煤當量電能創造的經濟價值與3.2噸標準煤當量的石油、17.3噸標準煤當量的煤炭創造的經濟價值相當。隨著電力在終端消費比例的不斷提高,各種能源之間的融合和替代也在加強。數字化技術的應用也前所未有地將各個能源品類以更優化的方式結合起來,能夠以更加清潔和低碳的方式供應能源。

  工業領域是當前替代電量的主要來源。隨著產業結構優化升級以及終端用能電氣化技術的迅速發展,特別是冶金、陶瓷、供暖等工業電氣化行業技術不斷向綠色、智能、數字化方向發展,電能對終端化石能源的替代將不斷深化。汽車動力正在從汽柴油大規模轉向動力電池,全社會的云端化、智能化正推動大規模數據中心的快速擴容,以工業互聯、智能家居等為代表的物聯網設備的指數級增長,加上汽車工業的電氣化轉型,將使未來的電力需求越來越大。隨著新能源上網電價下降,通過拉大峰谷電價差,特別是降低谷電價格,可以在供暖和交通領域實現大規模電能替代,促進以電為核心的能源消費新時代加速到來。

  能源技術創新方向

  未來電力發展格局取決于技術的發展方向及發展速度,受研發、市場、需求、國外引進等多方面因素的影響!赌茉醇夹g革命創新行動計劃(2016—2030年)》《能源裝備實施方案》等文件,明確了“十三五”乃至國家中長期能源技術創新發展的主要方向,包括高效太陽能利用、大型風電、氫能與燃料電池、生物質能、海洋能、地熱能、先進儲能、現代電網、能源互聯網、節能與能效提升等。

  工業領域未來應重點關注高效電轉蒸汽、大規模電制氫等技術,研發核心技術裝備并推廣應用,持續深挖工業領域替代潛力。

  建筑領域,供冷供暖方面電能替代潛力可期。未來應重點發展高效電制冷/熱、高密度低成本蓄冷/熱、儲能等技術,提升現有技術裝備能效水平,降低建設運營成本,進一步提升建筑領域電氣化水平。

  交通領域的電能替代整體處于快速發展階段。未來應聚焦汽車、船舶電氣化方向,重點開展新能源汽車充電樁、新能源船舶等關鍵技術研究,提出典型設計方案。長遠來看,需加強長壽命、低成本、智能化、高可靠性的海、陸、空電氣化交通工具研究,全面推動我國交通領域電氣化,為電能替代提供新引擎。

  同時,應加強電能替代技術與人工智能、邊緣計算、5G等技術的融合應用,不斷提升終端電能消費設備數字化、智能化水平,助力電能在終端用能結構中的占比持續提升。

  電力員工在北辰新能源公交汽車基地開展電動汽車充電維護工作 國家電網新聞客戶端電網頭條供圖

  零碳社會的新經濟

  展望未來,電力新變革將在哪些方面促進社會經濟發展模式的變革?

  首先是減少碳排放,使整個社會向零碳邁進。

  以化石能源為主導的一次能源消費,構成了全球碳排放的主要來源之一。2030年前碳達峰、2060年前碳中和目標實現的重要途徑是大規模發展非化石能源,因此,電力的綠色轉型是實現碳中和的基礎。光伏和風電的全產業鏈創新和降低成本是未來實現可再生能源發電高速增長的最重要驅動力。隨著更大規模的低成本的可再生能源發電供給越來越多,可再生能源電力制氫(“綠氫”)也將變得更加經濟可行,使很多很難電氣化的工業領域實現碳中和成為可能。

  其次是產業鏈重塑,促進新模式新業態涌現。

  電力大變革催生一些新的產業和企業,同時也會使一些傳統產業和企業面臨轉型調整的挑戰。一方面,隨著中國經濟轉向高質量發展階段,市場化改革推進以及新技術帶來的產業調整,電力行業的商業模式也在不斷迭代創新,新業態不斷涌現。能源、電力、用戶三者之間的關系變得越來越緊密,以客戶需求為中心的經營理念將創造出更加多元的服務模式。如綜合能源服務具有提升能源效率、降低用能成本、促進競爭等特點,使能源的供應、服務、用能等方面日趨多元化。另一方面,未來商業模式創新也來源于技術突破的應用以及政策扶持的疊加?稍偕茉创笠幠8弑壤⒕W帶來的安全挑戰,以及互聯網、大數據、云計算、人工智能等現代信息技術與能源電力深度融合而塑造出的新業態、新模式均待深入探討與驗證。對于電力行業從業者而言,未來十年是大變革期,也是歷史機遇期。

  第三是助力新型城鎮化,改變城鄉發展格局。

  伴隨著城鎮化的發展,能源需求是逐步上升的。城鎮化過程需要能源供給,新型城鎮化更需注重生態綠色;茉粗С窒碌墓I文明,已經造成了城鄉二元對立,新能源支持下的生態文明,則將助力新型城鎮化,改變城鄉發展格局。新能源相對均衡分布的特點,決定了其利用的天然優勢在中小城市和農村。不僅有土地資源可供風電和太陽能開發利用,而且還有豐富的生物質資源,可直接用于供熱,或生產沼氣,或以熱電聯產方式進行利用等。河南省蘭考縣的經驗證明,全國大部分農村不僅可以做到能源基本自給,有的甚至還可以向城市提供富余電力。在新型城鎮化的規劃和建設中,統籌做好農村可再生能源的開發利用,是徹底改變農村面貌,實現鄉村振興和農村現代化的一個新途徑或突破口。未來將有越來越多的農戶成為新能源的“產銷者”。

  新聞來源:新華社新媒體 作者:李曉華

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