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何勇健:用户侧智慧能源发展面临的挑战与机遇 2023-09-17 14:48:00

摘要:能源新闻网讯,9月16日,2023全球能源转型高层论坛在昌平区未来科学城开幕。论坛期间,还将举行主论坛、九大专题分论坛、签约和揭牌仪式等活动。

能源新闻网讯,9月16日,以“能源安全 绿色转型”为主题的2023全球能源转型高层论坛在昌平区未来科学城开幕。

 

开幕式后,与会领导来到华为、国家能源集团、隆基等展区,参观了论坛举办的科技成果展览展示。论坛期间,还将举行主论坛、九大专题分论坛、签约和揭牌仪式等活动。

 

下面是九大专题分论坛之综合智慧能源发展与实践论坛活动中国家电投集团科学技术研究院有限公司党委书记 董事长何勇健先生的发言:

 

各位领导、各位嘉宾,很高兴与大家探讨交流我国综合智慧能源发展的内容。我今天跟大家交流两个方面的内容,一是挑战,二是机遇。

 

先介绍一下我个人理解的新能源常态化发展面临的挑战,大概有几个方面:

 

第一个挑战,新能源目前已经没有护城河技术,行业竞争加剧,从过去的蓝海变成了现在的红海。大家知道国内外新能源发展非常快,近一二十年,整个产业链没有卡脖子的技术了,也没有短板。其实从我们国家而言,现在全球新能源风光储头部十大企业,绝大多数都是中国企业。

 

随着技术的进步,新能源开发成本也在逐年降低,它的资金壁垒已经消失了。往回看十年,新能源成本光伏成本下降了90%,风电下降了50%左右,储能也降了90%以上。我们预计光伏的成本还能再降60%、70%,大家预期一度电一毛钱,甚至一度电七分钱人民币,这个都是非常容易的,指日可待的事。这种特点当然是好事,但是群雄逐鹿,尤其是很多政策的不确定,这个领域是恶性竞争的状况,这是一个大的挑战。

 

第二个挑战,新能源开发的底层逻辑发生了变化,给整个行业的发展带来新挑战。过去的新能源大家知道是非常清晰的,国家《可再生能源法》明确了电量优先收购,电价是有补贴的,比火电还要高不少。但短短的十来年,大家看新能源从补贴退出,这也是很正常的情况,新能源在整个电力现货市场是非常没有竞争力的,因为它不稳定,没法实时地响应电网和客户的需求,所以大家看负电价在我们国家山东省5月1-2日,出现了连续22个小时的负电价,未来这个肯定会成为常态。在国际上电力现货市场比较发达的国家屡见不鲜,在我们国家今后也是常态情况。

 

过去我们测算一个好的项目,电量和电价都是确定的,很好计算它的回报率,但现在量和价,包括未来政策的边界都出现了非常大的不确定风险因素,所以很难衡量一个新能源项目好不好。我们判断新能源要可持续发展,必须从单纯的项目开发商向综合智慧运营商转型,刚才刘敏总介绍了我们集团的实践。

 

从国际经验看也有这方面的启示,像加州的“鸭子曲线”大家比较清楚,2018年还不是很明显,但是等到光不好或者光没有的时候,大量还得从电网购电,呈现鸭子曲线的特征。五年过去以后这个状况不但没有改变,反而更加加剧了,这个红色的图变成了一个深谷曲线,尽管大家意识到了光伏的不稳定性或者波动性,通过储能解决,但实际上很难很好地解决好,它对电网的冲击越来越大。红色的图是到中午十二点,基本上加州所有的电量完全靠光伏就能满足了,火电、核电,甚至风电都可以不发,但是一旦光不好,到晚上,全得从大电网购电,其他的电源接入,这对电网冲击和用户负荷的判断是有比较大影响的。这块解决起来还是有一定的系统成本,不是很好解决的,而且加州本来已经采用了分布式自用的方式,在中国更加麻烦,因为更多的是大电网。

 

当然化解的方式也不是没有,各方面都在想办法,而且也有不少比较好的答案。宏观上看,刚才刘敏总也说到了,如果我们单纯通过V2G,通过绿色交通的路线比较好地能够缓解这个问题,我们算了一个账,如果全国3000万辆电动车通过V2G均衡地为电网调峰,大概能提供3亿千瓦的调峰能力,我们国家最大的峰谷差也就3-4个亿,刚才谈到了全国最大的用电负荷13.39亿,一般的峰谷差就是30%、40%,3个多亿的峰谷差需求,通过3000万辆车理论上就可以调剂掉,这也提供了思路和方案。

 

从微观上,如果每家每户,像加州的情况是峰谷侧自用为主。如果每家每户家装5千瓦,10度电的储能,就能比较好地解决鸭子曲线,因为白天可以多储多用,晚上把储的电再放出来,对电网的冲击就会减少很多,这是第二个挑战,整个开发的底层逻辑发生变化了,尤其是分布式光伏的特征跟电网的矛盾怎么化解,这是很大的系统性挑战。

 

第三个挑战,我们国家面临特殊的逆向分布的特点,需要新能源来远距离输送,包括我们主要通过大电网消纳。这里受到技术和安全上的限制,大家关心的特高压我们国家目前是35条,送了多少电?9000亿,不到整个电量的11%,其中送的风和光的电更少,大概只有1500亿度电,占到全社会用电量的不到2%,那么多特高压对风光输送贡献率是很低的。未来还会建一些新的特高压,但是按照这个规律很难给风光的大规模输送提供决定性的贡献,大家从基地的规划也能看出来,绝大部分还是靠就地消纳采取别的办法。

 

当然我们风光输送的方式大家知道,因为都是通过火风光和水风光,技术上就决定了特高压里很难有高比例的风光输送,因为国家提了50%,从技术上的难度还是非常大的。

 

如果在省级消纳新能源同样面临很大的困难,大家知道大电网稳定极限及高昂成本决定了其消纳新能源的天花板。新能源电量占比每提升5个百分点,将增加消纳成本0.088元/千瓦时。,从一些发达国家的经验来看,新能源占比最高仅能达40.6%,这个比例就非常难再提上去了,技术安全上有很大的难度和挑战。这只是从技术和安全的角度。

 

从经济性的角度来看也面临很大的挑战,国家电网算了一个账,如果新能源的占比超过10%,我们现在已经到了分界点了,去年风光发电量超过全国13%了,如果再增加5个百分点的占比,未来到18%,整个系统消了就要增加8分8,这是电网算的账,我觉得是有一定依据的。如果我们达到像德国这种40%以上的占比,整个电网的消纳成本对新能源而言,肯定就没有竞争力了,这显然是不可持续的,而且没有竞争力,此路不通。这也决定了我们要采取新的办法来化解矛盾。

 

现在我们国家大电网消纳方式面临双侧随机波动,发电侧风光是波动的,用户这边由于空调负荷、V2G、供热新需求大规模出现,也是非常不稳定的,没有规律。所以整个就导致了下一步消纳不能简单地依托大电网,这是被倒逼出来的,不是你想办法就能解决的。

 

我们从负荷侧看一下量化的数据,刚才讲了浙江省消纳保供问题很尖锐,占到全社会的40%,浙江最高负荷已经超过1亿了。冬季的采暖负荷也很高,单独通过电上网来满足,电再变成热和冷也是比较大的代价,而且也是不可持续的,这是因为电网的一些局限性,决定了不可能完全通过电网消纳。

 

第四个挑战,技术上的挑战,我们刚才讲了单向技术我们是非常领先的,全球十大头部企业,中国是主导。但从聚合技术,尤其是能源和其他工业、交通领域的融合来看,我们跟国外还是有差距的。大家看右边这个图,形状越大说明实力越强,美国、日本和德国还是排在我们国家前面的,还是有差距,从不同的数据来看都有这个问题。另外从整个低碳技术的发展趋势来看,现有的技术缺乏想象力,大家看左边这个图,科技部21世纪议程发布的对科技研发的判断,要达到碳中和的技术我们一般讲的就是零碳和负碳技术,目前进入商业化应用的只有15%,但是减碳贡献率已经到了34%,其他大部分的技术是在工程示范,这类占到了54%,未来要达到碳中和试点的先进技术还在研发,甚至是概念设计阶段,还在实验室,甚至还在纸上谈兵,还没进入实验室。

 

总的技术突破还是非常大的课题,大家可以想象我们未来三四十年以后会有什么样的巨变,可以往前看,七八十年代到现在三四十年的变化,未来可能会有我们想不到的技术冒出来。这方面技术潜力比较大,但是跟达到中和的差距还是非常大的。未来的10-15年大概是技术创新突破、攻关特别大的冲刺阶段,我们希望有更多、更好的技术能出来,为碳中和服务。

 

第五个挑战,绿电既有溢价消失,潜在的价值没有挖掘。风光电为什么好?就是主要零碳,环境友好,生态友好,但是我们国家没有市场让它变现,过去通过补贴无形中给了它这个好处,现在没有补贴了比火电还要低不少。大家知道我们现货市场的竞争风电比火电全年算下来要低一毛多钱,这是常态。它的绿电价值对火电有小小的惩罚,但是对新能源没有任何奖励的市场,如果未来有CCER能够打通,大概只有5%能够做文章,没有太多的奖励。现在国家在推绿电、绿证市场,迈出了一小步,要求绿证的认证要全覆盖。未来我觉得应该把它变成强制性的绿证交易市场,在这个市场上风电、光伏才能发挥应有的零碳价值,这个市场跟碳市场互动起来,那边是惩罚火电,这边是鼓励新能源,可能会慢慢起到降低零碳价值的作用。否则的话很难持续,大家也都意识到这方面政策上的问题了。

 

可以看一下具体的例子,青海省是我们国家很大的绿电省份,它的上网电价只有两毛二分七,很难满足一个新的产业大规模发展需求,而且它送到河南签约直流,远远低于当地的火电价格,长期来讲是非常可怕的,很难让产业可持续的长大。

 

我们也算过账,像青海省电价要适当提高,才有可能把产业各方面都带动起来,否则是一盘死棋,很难走下去。因为低碳和零碳是一个奢侈品,不能说不负任何代价很轻松的就进入了低碳社会,实现了又清洁低碳,又安全可靠,又便宜,这怎么可能?逻辑上是很正常的,但就是怎么配套推进。我们这边举个简单的例子,如果青海省能提高5分钱,对电网的支持,对新能源实施补偿机制,通过提升产品附加值,提高企业电价承受能力,反哺电力电网建设,大家就能共赢,实现非常好的良性推动,这方面估计也是全国面临的共性话题。当然未来如果通过电力市场,通过竞价能把价格抬上去是最好的,不需要政府定价,当然这个路还很长,如果过一段时期政府能模拟,引导价格政策,可能对这个产业有非常大的帮助,目前并没有很顺畅地实现这一步。

 

第六个挑战,面对国际碳交易出口的挑战,需打通认证路径规避风险,…否则我们再好的绿电也得不到国际绿价,就很难发展相关的新能源产业。因为整个欧盟碳边境交易税,氢下一步怎么能够让国际社会认我们是绿氢,这也是很大的挑战,目前并没有打通。大家看一下国际上绿证认证的方式,大部分都是通过碳足迹认证,包括直接排放也包括间接排放,间接排放主要来自于企业因使用外部电力和热力导致的间接排放,甲醇或者合成氨,包括绿色的航油或者其他的化工品,国际上都有相关认证的要求和标准。像绿氢欧盟的《可再生能源法令》很严格,可再生能源比例超过90%的地区采用电网供电,产出来的氢才能叫绿氢, 这是做不到的。绿甲醇和绿氨,也是瑞士和德国两个体系认的,国内还没有统一的,也没有被国际社会承认的认证体系,这都是很大的制度缺失,通过企业单方面去弄小打小闹可以,像我们集团做的航空航海公司,但是从整个社会面上行业来看就不能自己去单独找用户了,这个代价是很大的,可能国家层面需要把它统一跟国际绿证体系打通,建立国家之间的互认体系,这样才能更好地促进行业发展。

 

这是简单跟大家报告六个方面的挑战,接下来讲一下机遇。刚才前面几位专家已经讲了,讲得很好,我就不再展开了。

 

一是双碳对电力市场发展空间,是个辅助路线,这个很清楚。大家看整个国家的能源和电力发展趋势很能说明问题,能源总量现在5亿多标煤,减碳脱碳需求要大得多。我们看未来三年整个电的增长是在5.5%以上,2025年全国超过10万亿度电。到碳中和2060的点,我们预计电量要翻番,超过18万亿吨甚至更高一点。装机要翻三倍,大概将近90亿-100亿千瓦,大概是这个概念,其中新能源风光装机我们认为要提升7-8倍,甚至10倍左右,从现在的8亿多到80亿,至少到70多亿,常规的电要增得更快。另外路径是通过终端电能占比逐步提高,现在27%,未来我们想至少要到65%以上,甚至到70%,应该是这么一个总的发展趋势,这样才能真正实现我们国家的碳中和。

 

分行业来看,电能替代这块需求也很大,大家看这些数据也能直观地看到未来的竞争能力。交通的电气化率不到5%,3.9%,未来要到60%以上,工业目前27%,跟全国的平均水平差不多,未来要超过70%,建筑部门目前的电气化率高一点45%,未来要超过80%,农村和一般居民的电气化率35.2%,电要来自于绿电,这就是一个巨大的路径变化,也是我们未来的机遇。

 

二是氢,我们可以简单看一下宏观上的账,中国这种特殊的逆向分布国土空间特征,35亿千瓦要在三北地区,中东南部大概有25亿千瓦,另外海上风电大概有10亿千瓦左右,未来中国新能源增量有三个途径,一是沙漠,二是海上(包括深海),三是屋顶,因为我们国家的土地资源也是很稀缺的,应该是这种布局和分布。

 

像三北地区35亿千瓦的装机,5.5亿千瓦的电量,大概是怎么一种消纳方式?初步分析,就算你东数西算,产业转移,就地消纳也只有0.5万亿度电,4万亿度电通过转化转成氢,以及再往下游转相关的工业品和化工品,这能看出氢在特定环境和产业上作用是非常大的,因为你没有氢的路线是走不通的,也没法找到用户和市场。从现在看,我们国家的氢已经很厉害了,3000多万吨,已经是全球第一了,但是真正通过绿氢的比例很低,不到1%。我们觉得未来能更高,目前可以忽略不计。

 

氢的用途有三大领域:一是工业领域作为零碳原材料脱碳,现在讲碳中和,在化工、有色、钢铁、建材,不是作为能源体现的而是作为一种原料或者材料,包括像钢铁用氢来替代焦炭做还原剂,工业这块的脱碳对氢的需求有3000万吨;交通领域,尤其在长途重载航空航海领域大概有1500万吨的需求,它跟电动车乘用车领域是竞争不过的,更多的是在重载航空航海领域,陆上应该比例不会太大;作为电力和储能载体,大家看整个能源体系、新型电力系统,碳中和的路径必须有一部分氢要通过时空的转换变成一部分的…,尽管现在非常少,下一步是跟天然气串烧也好,还是作为纯氢发电也好,就是我们所说的氢燃机,也有大概将近4000万吨,整个氢的需求超过8000万吨甚至超过一个亿,占整个终端的消费占到10%,甚至15%左右。这是一个大的机遇,因为这些绿氢都是绿电变过来的,给我们的综合智慧能源创造了巨大的产业应用生态。

 

三是新能源+融合发展,给国家安全提供了巨大的保障。原来讲我们的能源资源是不均衡的,主要是中东、OPEC这些国家。但是风光是公平的,对国家的能源安全提供了很好的保障,过去进口的油和气,现在通过电能替代、氢能替代可以通过绿电实现,自然就减少了进口,这是一个很巧妙的能源安全保障路径。前两次工业革命,大家看重煤炭替代新材,尤其替代煤炭,一方面技术进步了,效率高了,但同时带来严重的生态环境污染问题,新能源就没有这个问题,而且是个很好的主流解决方案,这对整个安全包括全球的气候变化应对也有非常好的战略上的意义。

 

由于它这种特殊的特性,包括技术带来的大规模应用前景,能源产业属性就变了,过去资源属性是有煤炭和油气就是王道,这个国家就能有话语权。现在不是了,风和光大家都是均等的,谁有技术就是王道,谁的技术先进就能掌控未来能源的制高点。资源是取之不竭,用之不竭的,从资源属性变成了科技属性,这是根本的变化。

 

新能源+跟各行各业都可以耦合,创造新模式和新业态,包括科技的创新、商业模式的创新、绿色金融(资本方面的加持)、产业跨界融合…其重大意义也是不言而喻的,也给我们今天的主题综合智慧能源提供了很好的必须要走的大的社会背景。

 

最后跟大家说一下不太容易关注的问题,我们一般谈到大基地都是跑到中东南部,从刚才讲的中国能源分布的特征,包括未来中国能源分布的特征,中东南部还是经济发展以及能源消耗的主体,有一部分还是要就地取材的,中国的能源解决方式一定是电从远方来,新能源就得有25亿千瓦以上,海上风电十几千瓦以上,像沿海地区的经济发展需要的电,除了刚才讲的对用户的负荷控制,通过零碳电厂负荷、储能+聚合式的电源解决方案以后,当地取材可以用到各种好的路径,其中一个路径就是把海上风电和核电结合起来做一个大的基地,因为沿海企业大部分也是出海企业,对减少碳关税也是非常好的解决方案。

 

举个例子,像广东湛江东海岛,一个大的局域网解决自己的供电问题,而且完全是一个零碳的解决方案,我觉得像类似的场景在沿海地区有很多可以做的文章,可以用新的方式来解决中国的能源,甚至碳中和的问题。

 

最后简单小结一下,刚才刘敏总讲了很多了,我们国家电投在这里布局比较早,通过综合智慧能源理念把所有的技术,风光储氢数字化结合起来,包括我们做的重大专项,把大树越来越丰富,越来越功能强大,为国家综合智慧能源,为国家的碳中和事业做好服务,提供支撑保障。

 

最后,希望我们跟大家共同努力,共同开创综合智慧能源,包括绿色零碳电力的美好未来,谢谢大家!

 

本文系能源新闻网整理自何勇健在全球能源转型高层论坛中九大专题分论坛之综合智慧能源发展与实践论坛演讲实录,未经本人审阅。