中國工程院院士湯廣福：構建以新能源為主體的新型電力系統要實現“四化”

“我國現在是世界上最大的能源消費國，2020年，全世界的能源消費總量是189。9億噸標準煤，我國能源消費總量是49。8億噸標準煤，佔了約四分之一，對外依存度是20%，其中原油對外依存度是73%，天然氣對外依存度是43%。”

12月15日，在2021中國光伏行業年度大會暨（滁州）光伏創新發展高峰論壇上，中國工程院院士湯廣福對我國目前的能源消費結構分析表示，中國能源消費要實現從固體煤炭為主導，躍過油氣，向可再生能源轉變，難度可想而知。

對此，湯廣福稱，要構建以新能源為主體的新型電力系統，其中包括要實現電力電源清潔化、電力系統柔性化、電力系統數字化和電力系統電力電子化。

中國工程院院士湯廣福發表演講 圖片來源：每經記者 黃鑫磊 攝

我國缺油少氣且對外依存過大

據湯廣福介紹，全球碳排放的90%來自能源系統，能源系統碳排放的83%是化石能源。2019年，我國的碳排放是98。3億噸，佔世界總量的30%左右，差不多是美國、歐盟、日本的總和。

目前，部分歐美髮達國家已經完成了從煤炭到油氣轉型，正加速向可再生能源轉變。例如美國透過頁岩氣革命，2020年油氣發電量佔其總髮電量的60%，而油氣的碳排放大約是煤炭的一半；英國和德國的風、光發電量佔比超過40%，天然氣發電量也接近40%。

“我國風、光發電量佔比在11%左右，油氣發電量佔比不到3。5%，火電的發電量佔比在2020年還是71。2%。”湯廣福說，油氣發電是能調節的靈活電源，由於我國缺油少氣且對外依存過大，導致限制了光伏、風電的快速發展。

另外，從能源轉型目標來看，湯廣福表示，到2035年，我國的能源消費總量將降至57億噸標準煤，對外依存度降至19%，到2060年，我國的能源消費總量將降至55億噸標準煤；清潔能源裝機佔比要從現在的43。4%升至2035年的73%，2060年的96%，特別是非化石能源的消費比重要從目前的15。9%上升到2060年的80%。

“10年碳達峰，40年碳中和，如此急速的轉型，給我們電力系統帶來了特別巨大的挑戰，而電力系統是目前規模最大、層次最複雜、強非線性的人造系統。不過，到2060年，我國石油、天然氣可以實現除了化工行業的能源獨立。”湯廣福說道。

電力系統是未來能源轉型的核心

在湯廣福看來，電力系統是未來能源轉型的核心，如風、光、水、核等能源都必須轉化成電能，儲能、氫能也需要透過電能轉化，“所以在新能源發電佔比越來越大的當下，新能源發電的波動性、隨機性對電力系統安全帶來了巨大的挑戰，包括電力電量平衡難度極大、發電負荷不確定、電網脆弱性增強等。”

今年3月，中央財經委員會第九次會議指出，要“深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統”。對此，湯廣福分析稱，所謂“新型電力系統”是指電力系統要實現電力電源清潔化、電力系統柔性化、電力系統數字化，電力系統電力電子化。

“風、光發電佔比在2030年要到31。3%，在2060年要到56。6%，而目前火電仍占主導地位，2030年佔比要降至52%，2050年要降至20%，即使到了2060年，火電佔比還有10%左右，所以要發揮火電能源保障的基石作用、保底作用，大力發展火電的清潔化再利用。”湯廣福說道。

此前，我國的電力系統一直處於“剛性”狀態，電力系統總資產超過4萬億元，而隨著新能源發電比例提升，電力系統“柔性化”逐漸被提上議程。不過，我國靈活電源的比例過低，抽水蓄能和燃氣發電的裝機容量佔比僅8。1%，發電量不足4%。

對此，湯廣福建議，要加強靈活電源建設，提升系統靈活性，如提高抽水蓄能、燃氣發電佔比，提升火電機組調節能力；透過區域電網柔性互聯互通，發揮電網的間接儲能作用，實現資源最佳化利用；提升電能儲存能力，助力電網“削峰填谷”。

“目前抽水蓄能仍是大規模電能儲存的最佳手段，面向能源電力系統，物理儲能、電化學儲能的經濟性、效率、容量等仍然不足，而未來氫能是跨周、跨季節的重要儲能手段。”湯廣福說道。

此外，透過數字技術和物理系統的深度融合，可實現對電力系統的“數字賦能”。湯廣福表示，電力系統需要提升數字分析水平，加強電網協調控制能力；促進多元使用者供需互動，提升需求側管理水平；加強數字與裝置融合，提升裝置智慧化水平。

“電力系統的發電、輸電、變電、配電和用電各個領域，都廣泛採用了電力電子裝置，未來電力電子裝置在電力系統各環節的佔比仍將大幅度提升。”湯廣福舉例稱，包括靈活交流輸電技術、特高壓直流輸電技術、柔性直流與直流電網技術等。

每日經濟新聞