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专家建议|电力如何清洁化?

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来源:仪天成电力  时间:2020/09/28  阅读:
        一则新闻引起人们的关注,世界环(huán)境保(bǎo)护组织称(chēng)在以后的所有报告里会将"全球变暖"一词,替换成"气候危机(jī)",由(yóu)此可见,提醒全人类(lèi)提升大家的环境保护意识越发重要,除此之外,   在(zài)能源环保(bǎo)领(lǐng)域,特别是(shì)电(diàn)力清洁领域,各位专家也在做着他们的思考和建(jiàn)议。
        随(suí)着温(wēn)室气体排放和环境压力越来越大,电力的清洁化(huà)生产显得愈加重要。
 
  近日,在相关会议上,多位院士、专家学者就如何让电力更加清洁化展开了讨论。
 
  毫无(wú)疑问,随着可再生能源的快速增长(zhǎng),电力(lì)生产的清洁化已经成为全(quán)球(qiú)化(huà)趋势。据IEA统(tǒng)计,2018年全球发电(diàn)量达到26.6万亿千瓦时,其中化(huà)石能源的发电占比占(zhàn)64%,可再生能源占比为26%,核能占10%,清洁能源发电占比逐步提(tí)升。
 
  就中国而言,一次能源消费结构中,长期以来(lái)煤炭占比较大,这不仅造成了(le)国内较为(wéi)严重的环境问题,还在国际温室(shì)气体(tǐ)排(pái)放中面临较大压(yā)力。但近年来中国(guó)主动调整能源结构,目前不仅风电、光伏的装机总量成为全球第一大国,而且在新增电力装(zhuāng)机中(zhōng),可再生能源装机量也(yě)在不断增加。
 
  围绕清洁电力生产和推进能源革(gé)命,九位院士分别就不(bú)同的角度提出了自己的观点。
 
  谢克昌(chāng)(中国工程院院士、原副院(yuàn)长):
 
  中(zhōng)国能源(yuán)发展面临的形势,用一句话讲,化石(shí)能源的地位在可预见的未来不可动摇,但是清洁、低碳、高效、安全仍然面(miàn)临(lín)严峻的挑战。中国(guó)长期以来煤炭在一次能源消费中的比例都(dōu)占(zhàn)到70%左右,但是经过十二五、十三五的努力,2018年这个比例下降到59%,非化石能源达到了14.3%。因此,对国际承诺的2020年15%的非化石能源占比是可以实现,尤其是在装机容量上,非化石能源的新增装机占比(bǐ)达到了40%,新增发电量也达到了(le)31%。
 
  煤炭是我国的主体能源,而清洁高效利用的煤炭也应该称之为清洁能源。通过超低排放技术,通过末端治理,煤(méi)炭在发电过程当中的颗粒物可(kě)以降到低。中国的运行数据已经表明,实现超低排放以后颗(kē)粒物的(de)排放大大(dà)降低,燃煤发电污(wū)染物的排放水平(píng)已经领先于世界,而且在(zài)一些污染(rǎn)物的排放上还低于天然(rán)气的排放。
 
  中国的能(néng)源结构与供需关系决定了中国必须大力的(de)推进煤炭清洁高效可持(chí)续开发利用(yòng),并以此作为能源转型发(fā)展(zhǎn)的立足点和首(shǒu)要任务,实现了清洁高效利用(yòng)的煤炭就是清洁能(néng)源。
 
  彭(péng)苏萍(中国工程院院士/中国矿业大学教授(shòu)):
 
  目前中国清洁能源利用,氢能是一个重(chóng)要的方面。氢能的发展目前又迎来了一个高潮。实际上,20多年前在美国克林顿时期和小布什时期,氢(qīng)能发展就在世界引起了反响,当时美国提出了氢能(néng)经济,但是20多年过去了氢能还是不温不火,20年后为什么(me)又出现了(le)一个新的热(rè)潮呢?
 
  一是因(yīn)为(wéi)在能源系统里,氢本身作为一(yī)种清洁能源是大家追求的终极目标(biāo),第二个是现在制氢的成本(běn)在大幅度的(de)降(jiàng)低,在中国一大批煤化工企业使制氢的成本每(měi)公斤控制在6毛钱左(zuǒ)右,又进一步引起了大家对氢能的关注。
 
  氢能是一种非常好(hǎo)的(de)二次能源,以前我们(men)把(bǎ)氢能和传统(tǒng)的化石能源割裂开来了,但是新一轮的氢能发展主要得益于成本的降低(dī),给大家带来了希望,但是降低(dī)成本的主要动力还是化石能源的一(yī)种促进,这个促使我们(men)思考化石能源和氢能如何相互促(cù)进,当氢能和化石能源慢慢磨合后,可能会进一(yī)步(bù)促进氢能产业的发展。
 
  倪维斗(中国工(gōng)程院院士/清华大学教授):
 
  现(xiàn)在大家都在讨论清(qīng)洁能源问题,火电(diàn)超低排放很多国内(nèi)电站都做到了,主要是指二氧化硫、氧化氮这方面已经和气电基本上相仿,目前来(lái)看火电的清洁化利(lì)用关键问题(tí)是如何(hé)控制二氧化碳排放。因为污染物减少(shǎo)了,二氧化碳并未减少(shǎo)。
 
  目前来看,火电要把二氧化碳减到零相当(dāng)困难(nán)。经过仔细研(yán)究和长期实(shí)践,大家认为煤与生物质混烧技术,即(jí)用生物质为原料部分或全部替(tì)代火电中的煤炭(tàn),是一个不错的火电低碳发展方(fāng)向。采取煤与生物质(zhì)混烧的办法,可以有限控制碳(tàn)排放,可以说混烧(shāo)5%就可以(yǐ)减少5%的二氧化碳排放,英国这几年在火电(diàn)掺烧(shāo)方面发展的很(hěn)快,相(xiàng)当多(duō)的火(huǒ)电厂已经采(cǎi)用了混烧的(de)办法,有的电厂都已经全部采用了生物质。
 
  因此我们应该把这个(gè)产业培(péi)养起来,整个(gè)混(hún)烧的生物(wù)质供应链是非常大(dà)的产业,可以(yǐ)和“三农”问题结合起(qǐ)来,用整个(gè)的工业需求来促进生物质原料的发展,既解决(jué)了(le)原料问题(tí),还(hái)为(wéi)农民提供了就业和脱贫的(de)机会。
 
  陈清泉(中国工程院(yuàn)院(yuàn)士):
 
  能源的清洁化需要能源(yuán)更加智能化,那么什么是(shì)智慧能源,智慧能源就是要把废弃的能源(yuán)变(biàn)成有用的能源。能源的智能化可以解决四大矛盾,一是传统能源和新能源的(de)矛盾,二是一次能源和二次能源(yuán)的矛盾,三是集中能源和分布能源(yuán)的(de)矛盾,四是电力能源和(hé)化工能源之间的(de)矛(máo)盾。
 
  解(jiě)决上述矛盾,要求能源(yuán)利用要低碳化、智能(néng)化和终端(duān)能源电气化,除此之外还需要能源的氢(qīng)能化,因为氢能化也是很好的二次能源,并且氢能化(huà)可以做到电能化(huà)做不到的事情,他可以把电力能(néng)源和化工(gōng)能(néng)源很好地融合,要把(bǎ)电力、氢气(qì)、煤炭所有的能源结构融合,融合以后可以把废弃(qì)能源变成有用。
 
  另外,智(zhì)能化与低碳化还需要联手,智能(néng)化的同时要做到低(dī)碳,因为在能源生产当中会产生二氧化碳,二氧化碳有时(shí)候是一(yī)种(zhǒng)废料有时候又是(shì)一种材料,在能源生产和消费当中也产(chǎn)生氢气,氢气有时候是材料有时(shí)候是废料,氢气和二(èr)氧化碳结合就是一个燃料。
 
  我要再提(tí)一下,我(wǒ)从事电动汽车研(yán)究40多年,我认为能源革命和汽车革命一定要(yào)联手,因为交(jiāo)通占能源消费的(de)三分之一,什么是汽车(chē)革命,汽车革命的内涵一是(shì)电动化,二是无人驾驶(shǐ)和智能化,第三(sān)是互联共享。汽车的出现改变了人们的出行方式,但是今天又轮到汽车(chē)被(bèi)革命,因为今天的汽车带来污染,能源不可(kě)持续,交通堵塞(sāi),而汽车革命就是要电动化和智(zhì)能化。
 
  杜祥琬(中国(guó)工程院院士/原副(fù)院(yuàn)长):
 
  近年来,经济社会(huì)发展进入了新阶段,能源发展也相应的进入新阶段,而(ér)中国的城市能(néng)源利用水平是城市发展和社会进步的一个重要标志,中(zhōng)国城市人(rén)口众多,能耗比较大,因此可(kě)以说是能源转型的主战场。目前(qián),城(chéng)市能源转型已经具备了(le)良好的基础,但是能源的(de)供应,环(huán)境和管理都面临(lín)着严峻的挑战。那么,东(dōng)部和(hé)城市的能源发展能不能有一点(diǎn)新(xīn)的思路呢?能不能东部能源尽量做到自给自足(zú)?或者中东部新增能源做到自给为主,西电东输(shū)为辅呢?
 
  东部的能源高比例自给有没有可能,靠什么?我想东部(bù)可以发展自己的电源,西部发展自己(jǐ)的(de)经济和电力(lì)的(de)负荷,这样来缓解中国很有特色的发展不平衡不充(chōng)分的问题,使中东部既(jì)是电力的消费区又是电力的生产区,以电源的新形态发展助推(tuī)电网的新格局,来逐步的改变以外来电为主的(de)格(gé)局。
 
  那么东部的资源够用吗?在考虑低风速区域资源(yuán)的(de)潜力下,中东部地区陆上风(fēng)能资源技术可开发量是8.96亿(yì)千瓦,陆上(shàng)加上海上可开发的资源,一共是11亿千瓦(wǎ)。光伏方面,集中式的光(guāng)伏电站可(kě)开发的潜力(lì)是3.58亿千瓦,分布式光伏装机(jī)的潜力是5.3亿千瓦,两个加起来一共将近9亿千瓦。另外,再加上当地的火电、燃气发电等,从资源量上看,完全没问题。
 
  从技术可行性上看,光伏和风电等可再生能源技术可行性已经基本解(jiě)决,但是光伏和风电都需要储能的配合,近年来(lái)储能技术进步也很快,化(huà)学储能也在接近抽水蓄能(néng)的(de)价(jià)格水平。
 
  从(cóng)经济可(kě)行性上看,成本曾经是制(zhì)约可再生能源发展的因素之(zhī)一,但是这些年成本不断的下降。从1980年(nián)到2018年(nián),风(fēng)电成本降了90%,2020年将与煤电(diàn)相当,从2010年到2017年,国际上光伏发电成本从0.36美元每千(qiān)瓦时,已经降到了0.1美元每千瓦时(shí),下降幅度达到(dào)了(le)73%,而且目前还(hái)在进一步下降。
 
  中国东(dōng)部能源实现比较高比例的自给,从资源、技术和经济性都可行,但是我们(men)既然有西部、北部这样一(yī)个能源密度比较高的地区的(de)资源条件,当然还是要用的,再(zài)加上现(xiàn)在已经有一些基础,所以西(xī)电东送(sòng)为辅,中东部(bù)自给不够的部(bù)分继续利用西南的水电,以及部(bù)分的煤电,还有已经在西部地区的风光基地的(de)电,但是随着东(dōng)部电源(yuán)的发展,西电东送的压力,北煤南运的压力会减少。
 
  因(yīn)此,西电东送的增量有(yǒu)可(kě)能会(huì)出现一个拐点,这一点是一个非常重要的能源转型的标志(zhì),所以说能源转型不光(guāng)是能源结构,空间结构和空(kōng)间格局也(yě)会有重要的变化(huà)。
 
  黄(huáng)其励(中国工程院院士):
 
  对于能(néng)源转型的目标和措施,国家提出要建设智能低碳安全的能源体系,我自己的体会是要抓好(hǎo)能源转型的(de)两条战线,一个是可再生(shēng)能源的规模化,一个是化(huà)石(shí)能源的清洁化。化(huà)石能源和可再生能(néng)源,从人类发展长河二者是一个博弈关系,化石能源不管他多么丰富,总会有一天用(yòng)完的,可再生能源到什么时候也不会用完。
 
  今天我们多用了一吨化(huà)石能源,子孙(sūn)后代就会少用一吨,我们今天用化石能源主要的方式是烧,利用他的发热量为我们人类服务,可是子孙后代说不定有奇(qí)思妙想,把黑色的煤炭变成一个金色的巨龙,所以说在(zài)这个博(bó)弈当(dāng)中,设法做(zuò)到化石能源清洁化和(hé)低碳化(huà)的同时,一定要做到(dào)可再生能(néng)源的规模化大量的使用。
 
  郭剑波(中国工程院院士/中国电力科学研(yán)究院院长):
 
  大家都知道,风电和光伏发电具有间歇性的特(tè)征,风电和太阳能如果成为主(zhǔ)力(lì)电源,必须对其他机组,比如火电进行灵活性改造。以中国的(de)某省的实际数据(jù)做计算,我们要获得(dé)30%的电量,如果不做灵活性的改造,用我们目前电网的数据就必须限电23%,风电的利用小时只能到1500,火电的利用小时只能到3500。
 
  如果到(dào)40%或者是50%的话,这个情况会更加的严重。如果我们对传统机组进行灵活性的改造,假设我们将来全部都是灵活性电源,都可以压到零处理,弃风弃(qì)光率会大(dà)幅下(xià)降。我们要获得更多(duō)的新能源的电量(liàng),提高消纳能力,希望不弃风弃光,我们的电(diàn)网安(ān)全(quán)运行,在没有新(xīn)的技术措施的情况(kuàng)下(xià)是难以保障的。
 
  所以这也是电力系统面临的更大挑(tiāo)战,我们要保证在现有技术上电网的安全,我们对新能源的发电出力(lì)就(jiù)要限制(zhì),实际上现在爱尔兰提(tí)出50%到55%的,就是新能源的出力不能超过50%,英国也有类似(sì)的规定,当然希望我们能够有智慧解决他,使得新能(néng)源能够健康发展。
 
  褚君浩(中国科学院院士(shì)/中科院上海技(jì)术物理研究所研究员):
 
  目前,能(néng)源和环境是非常重要的问题,过(guò)去100年地球温度上升(shēng)、人口增(zēng)加、二氧化(huà)碳排放增加,现在(zài)的北冰洋可以去旅游了,问题还在继续(xù)。
 
  因(yīn)此我们必须要发展(zhǎn)低碳技术,低碳技术包括了减碳技术,比如说煤炭的清(qīng)洁高效利用,这个(gè)就(jiù)是减碳技术。第二个是无碳(tàn)技术,包括核能、太阳能、风能(néng)、生(shēng)物质能等等。第三个是去碳技术,就(jiù)是把二氧化碳捕获埋存,要解决这三个方(fāng)面的能源问题,我们还有很长(zhǎng)时间的路要走,既需要煤炭高效清洁利用,发展LED照明节能减排,又要发展(zhǎn)多种(zhǒng)形式的可再生能源技术,再加上二(èr)氧化碳的捕获与封存,解决人类面临(lín)的能源问题。
 
  衣宝廉(lián)(中国工程院院士/中科院大(dà)连化学物(wù)理研究所研究员):
 
  巴黎协定规定本世纪希望温度上升小(xiǎo)于2摄氏度,那就(jiù)要减排二氧化碳,我们国家在大会上承诺到2030年左(zuǒ)右,二氧化碳排放要比2005年下降60%到(dào)65%,非化石能源占一次能源的20%左右。要实现上述目标(biāo),除了提高能源效率以外,很重要的一点就是能源要减碳,氢能的发(fā)展是(shì)一(yī)个重要的方面。
 
  源转型过程当(dāng)中氢起的作用是非常大的,他能够实现大规模的高(gāo)效的可再生能源的消(xiāo)纳,用电解水的办法(fǎ),能够降低交通过程当中燃料电池(chí)车在不同行业区间进行能量分(fèn)配,他可以把各地区的电能(néng)可再生能源转化为氢再进行运输分配,他可(kě)以降低工业碳排放,比如说炼焦或者是取暖,能够把(bǎ)捕集到的二氧化(huà)碳加氢变成燃料。
 
  目前氢的来源还是通过(guò)化石燃料来制的,煤制氢,天然气制氢。目前也在研发生物(wù)质制氢,太阳能光(guāng)解水制(zhì)氢,传统的(de)电解水制氢现在占比很小,因此,现在提倡的是用可(kě)再生能(néng)源或者是核能,通过电解水或者是液分解来制氢,这个是目(mù)前的一个重点,可以起到减排的目的。
 
  我们国家弃风、弃光和弃水电量非常大,因(yīn)为可以用这些能源来做氢气,用于燃料电池车,也(yě)可以用(yòng)于跟天然气混合的发动机,当然也(yě)可以(yǐ)用于冶金。目前世界各国都(dōu)在做氢能(néng)的发展规划,日本计(jì)划到2030年(nián)发展80万辆燃料电池车,中国计划发展100万辆,未来氢(qīng)燃料电池汽车在减排和减碳(tàn)方面将有很大的发展空间。
        
         专家们的意见(jiàn)都极(jí)为有建(jiàn)设性,但是又有多(duō)少可以实行,未来的世界环(huán)境又有多少的改变,我们不知道,这要靠每一个(gè)人,每一个组织(zhī),每一个国家一起共同努力,我(wǒ)们期待越来(lái)越好的明天(tiān)!
         愿人类的居住环境越来越好,未来人类子孙将继(jì)续在这片美丽的土地上繁衍生息。
湖北仪天成电力设备有限公司
2019年5月24日
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