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      1. 中國城鎮供熱協(xié)會(huì )

        9月16日,華北電力大學(xué)教授、中國工程院院士劉吉臻在2023全球能源轉型高層論壇上作了《能源轉型與新型電力系統》的主題報告。


        劉吉臻院士指出:對儲能一定要有個(gè)清醒的認識,儲能不是萬(wàn)能的,將來(lái)新型電力系統,能源轉型以后的以新能源為主體的能源系統,儲能要發(fā)揮作用,但是十分有限!

        “風(fēng)光配儲”這個(gè)路徑肯定不是一個(gè)正確的路徑。這個(gè)微量分布到世界各國真是微不足道。


        報告實(shí)錄

        文|劉吉臻


        這次參加“儲能產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展論壇”,我覺(jué)得這個(gè)題目非常適宜?;蛘哒f(shuō)儲能現在在我們能源轉型和新型電力系統構建的大背景之下,已經(jīng)成為了全社會(huì )和全球各個(gè)國家一個(gè)非?;钴S的領(lǐng)域。


        會(huì )前我們也在積極交流,其實(shí)從我們國務(wù)院,到國家有關(guān)部門(mén),從5月份以來(lái),僅就儲能產(chǎn)業(yè)的態(tài)勢、發(fā)展的前景分析、面臨的問(wèn)題瓶頸以及對策,已經(jīng)兩次委托中國工程院來(lái)提供研究報告。


        從概念上來(lái)講,我們構建新型電力系統,實(shí)現能源的轉型,儲能它究竟在其中是個(gè)什么定位?應該往哪個(gè)方向去發(fā)展?是不是按照現在這個(gè)狀態(tài),千軍萬(wàn)馬大家浩浩蕩蕩都在做儲能行不行?風(fēng)險在哪里?還有一個(gè),新型電力系統實(shí)際上從技術(shù)層面究竟是個(gè)什么樣子?


        在解決新型電力系統,特別是對于近來(lái)高比例的可再生能源風(fēng)電光伏,是不是就以?xún)δ軄?lái)應對?


        現在我經(jīng)常聽(tīng)到社會(huì )上關(guān)于碳中和有兩個(gè)解決方案,一個(gè)解決方案叫“風(fēng)電、光伏加儲能”,這將來(lái)就可以實(shí)現,還有一個(gè)解決方案是“不排斥化石能源,特別是煤炭,但是利用CCUS,燒煤導致二氧化碳排放,把它捕集、封存、利用不就沒(méi)了嗎!”“風(fēng)電光伏隨即波動(dòng),把它儲起來(lái)在家里掛到網(wǎng)上不就行了嗎?”我可以負責任地告訴大家:這都是外行的話(huà),都是很不專(zhuān)業(yè)的概念,他不懂電是什么。

        電力是電子的運動(dòng),速度是光速每秒30萬(wàn)公里,這是人類(lèi)科技和工程領(lǐng)域帶給人們生產(chǎn)生活發(fā)生根本變革的一個(gè)極大的創(chuàng )新。而這樣一個(gè)系統,它也是物質(zhì)轉換從電源側電荷的產(chǎn)生,到電荷不管以什么樣的方式(光、熱、做功)把它用掉,是在光速的速度下瞬間完成的,比如我們現在產(chǎn)生的聲音、產(chǎn)生的燈光耗了能量,這個(gè)能量也可能是張家口的某個(gè)風(fēng)機、北京某個(gè)燃機或者燃煤發(fā)電機,它瞬間的能量瞬間消納,兩清沒(méi)了,就完成。為什么?電荷最大的缺點(diǎn)是什么?是難以大量的堆積,注意我說(shuō)的,是“難以大量的堆積”,這就是儲能。


        有人說(shuō):你要不要這么悲觀(guān)?我們現在手機用的不就是儲能嗎,還有這儲、那儲。我說(shuō):對,我期待把這個(gè)儲能問(wèn)題解決掉,但是“量變”和“質(zhì)變”是哲學(xué)的基本概念。沒(méi)轍的時(shí)候我就講:水可以?xún)??當然可以!礦泉水儲水,水庫儲水,都可以?xún)?。但是從大禹治水開(kāi)始,就拿最近北方出現的北京地區的洪水,儲得了嗎??jì)Σ涣肆?,那就疏導、排洪、疏通?/span>


        所以對儲能一定要有個(gè)清醒的認識,儲能不是萬(wàn)能的,將來(lái)新型電力系統,能源轉型以后的以新能源為主體的能源系統,儲能要發(fā)揮作用,但是十分有限!


        真正解決問(wèn)題的手段是什么?就是這個(gè)“源網(wǎng)荷”,我不大贊同講“源網(wǎng)荷儲”,面對“源網(wǎng)荷”,同時(shí),“儲”它本身,當你被充電的時(shí)候是個(gè)“荷”,放電的時(shí)候你就是個(gè)“源”,我認為“源網(wǎng)荷”就夠了?!霸淳W(wǎng)荷”這樣一個(gè)電力系統,通過(guò)我們數字化、信息化,特別是智能化,叫“多源互補、源網(wǎng)協(xié)同、供需互動(dòng)、靈活智能”這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)的,都不知道怎么去平衡、運作的,來(lái)形成的系統那才是一個(gè)新型電力系統。



        所以我這里先說(shuō)了一下新型電力系統,關(guān)于新型電力系統,我們都知道幾次工業(yè)革命帶來(lái)能源革命,特別是第四次工業(yè)革命,因為第四次工業(yè)革命列出一堆,實(shí)際上它融合到一起是個(gè)整體,首先它有清潔能源、人工智能、機器人、量子信息、虛擬現實(shí)、生物技術(shù)等,這些東西才是我們將來(lái)新的工業(yè)革命帶給我們的內涵。


        當然,我們的現狀,中國的能源現狀和歐美國家沒(méi)法比的,用一句話(huà)——我們仍然處在一個(gè)“煤基能源的時(shí)代”,和歐美相比落后了近70-80年,歐美的油氣替代煤炭的能源革命已經(jīng)完成,而我們現在不大可能完成這次能源革命,所以現在我們使用著(zhù)全球二分之一以上的煤炭,占到全世界能源總消費量的四分之一,同時(shí),我們也排放了近三分之一的二氧化碳。這是我們的國情。


        有人講,我們國家“富煤貧油少氣”,我說(shuō):錯了,我們落后了一個(gè)時(shí)代!美國、俄羅斯的煤炭比我們豐富了不知道多少倍!第一次工業(yè)革命,1950年時(shí)美國的煤炭占多少?現在美國用的煤炭占比和它上個(gè)世紀50年代差不多,它的增量是什么?是石油、天然氣。這些年來(lái),現在美國主體是石油、天然氣,后來(lái)發(fā)展核能,它是站在這樣一個(gè)能源結構上實(shí)現“雙碳”。再看看我們自己,我們到目前為止,煤炭在能源消費當中還是在50%以上。


        因此,我們要面對我國的國情,大力推動(dòng)化石能源清潔化、清潔能源規?;投喾N能源綜合化。特別是對煤炭,是我們很長(cháng)時(shí)間依賴(lài)的能源品類(lèi),這不是感情問(wèn)題,“雙碳”不是七手八腳把煤炭干掉,包括黨中央現在也大力地講,一定要把煤炭這篇大文章做好。


        所以這些年國家能源政策不斷調整,更加務(wù)實(shí),作為一個(gè)整體戰略,特別是包括今年7月份深改領(lǐng)導小組二次會(huì )議,這里面再一次提出:“我們要深化電力體制改革,加快構建清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統,更好推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費革命,保障國家能源安全?!?/span>


        剛才各位領(lǐng)導也講到了能源安全?,F在我們把它稱(chēng)之為“能源轉型的二十字方針”,這里特別強調了幾點(diǎn):

        第一個(gè)強調“安全充?!?,是安全、充裕,而不是捉襟見(jiàn)肘,我們現在整體能源供給能力建設不錯,但時(shí)不時(shí)就出事了,今年夏天部分地區缺電,保供很困難。哪怕一個(gè)小時(shí),你也必須得充裕。


        第二個(gè)強調了“經(jīng)濟高效”,談技術(shù)的時(shí)候不要扔掉經(jīng)濟性,現在這個(gè)社會(huì )上一會(huì )兒氫能,一會(huì )兒儲能,一會(huì )兒這,一會(huì )兒那,一會(huì )兒CCUS,我說(shuō)你算算經(jīng)濟賬再說(shuō),火電廠(chǎng)能不能全面配上CCUS?現在一千多、兩千的煤價(jià),全國有80%的火電廠(chǎng)是在虧損的情況下。還有人說(shuō)CCUS,我說(shuō)煤價(jià)再翻一倍能行嗎?這不是胡說(shuō)八道嘛。所以為什么我們講“技術(shù)經(jīng)濟”?拋開(kāi)經(jīng)濟談技術(shù),那叫胡扯。所以我們必須考慮供需協(xié)同,而發(fā)展的方向是“靈活智能”。


        我們大家可以看看儲能,大家不要誤解我:劉院士好像對儲能有意見(jiàn)。絲毫不對,不是這樣的,我們是叫產(chǎn)學(xué)研融合,讓儲能走在正確的道路上,發(fā)揮應有的作用,就像下一盤(pán)象棋一樣,不是不喜歡“車(chē)、馬、炮”,而是很好地把它調遣好、派上用場(chǎng),把這盤(pán)棋贏(yíng)了,這才是我們所需要的。所以整體儲能是篇大文章,有著(zhù)很大的前景,我們夢(mèng)想安全、高效、經(jīng)濟這樣的儲能技術(shù),如果我們攻克的話(huà),那我們實(shí)現這個(gè)能源轉型、“雙碳”目標就非常理想。


        從全球來(lái)看,2022年投運儲能項目規模已達到2.4億千瓦(這個(gè)2.4億千瓦我也沒(méi)考證這個(gè)數,究竟包括了什么?咱們之后再說(shuō))。新增規模3000萬(wàn),比2021年翻一番,重點(diǎn)是中國、歐洲、美國新增規模占比分別為36%、26%、24%,說(shuō)明發(fā)展態(tài)勢不錯。


        但是為什么要談新型儲能?就是傳統的儲能不算。比如我們抽水蓄能,這不應該列入新型儲能。


        我們重點(diǎn)看電化學(xué)儲能,電化學(xué)儲能目前是增長(cháng)的主體,2022年全世界電化學(xué)儲能的裝機達到4500萬(wàn)千瓦,增長(cháng)率達到80%,其中鋰電池占主導地位。這個(gè)數大不大???我覺(jué)得微不足道!你知道世界裝機是多少、電量是多少,看起來(lái)好像這個(gè)數字很大,其實(shí)是處于萌芽狀態(tài),尤其是在電力系統當中,在大規模新能源消納的過(guò)程當中,新型儲能基本上沒(méi)有發(fā)揮什么顯著(zhù)的作用,中央報告里就這樣顯示的,相當于長(cháng)江水弄了幾個(gè)裝礦泉水桶的,沒(méi)有起到什么作用。


        將來(lái)能起多大作用且再說(shuō),將來(lái)這些儲能可以裝在哪里?可以裝在源側。


        比如國家的政策說(shuō)“風(fēng)光配儲”,我也老批他們,我說(shuō):配它干什么?這不是瞎胡鬧么,如果2塊錢(qián),儲起來(lái)花1塊錢(qián),你算過(guò)這個(gè)賬嗎?網(wǎng)側說(shuō)建儲能電站,建它干什么?要調峰。調多長(cháng)時(shí)間?有多大本事?


        我考察不下5個(gè)這樣的調峰電站,我說(shuō)你把這幾個(gè)月調峰電站運行的數據調出來(lái),它調不出來(lái),有的很尷尬,基本沒(méi)用,用的話(huà)也解決不了什么問(wèn)題,不用可能也對。


        現在從世界范圍內來(lái)看,特別是歐盟國家,兩個(gè)地方用得比較多,一個(gè)是用戶(hù)側,因為像美國,我們可能儲能好多出口,在美國出口不錯,它電價(jià)是市場(chǎng)價(jià),有的甚至相差十倍甚至百倍的電價(jià)差,就是在極端的電價(jià)情況下電價(jià)飆漲。這時(shí)有些用戶(hù),比如有一個(gè)大商場(chǎng),它有很多空地,就建幾千瓦時(shí)的儲能電站,在提高電價(jià)的時(shí)候我不用你的,我用我的儲能電站,堅持過(guò)這24小時(shí)、8小時(shí),它有回報、便宜、商業(yè)化。


        還有一些分布式的屋頂光伏,配上儲能以后成為自己的一個(gè)相對穩定的供電系統。所以在需求側的應用要遠遠好于在網(wǎng)側和源側。這樣的一些問(wèn)題,有時(shí)候我們調研可能也不夠,一股腦地憑概念出發(fā),“風(fēng)光配儲”這個(gè)路徑肯定不是一個(gè)正確的路徑。這個(gè)微量分布到世界各國真是微不足道。



        新型電力系統的建設,包括現在的沙戈荒灘等等,是不是一定要依賴(lài)于更大規模的新型儲能?根本沒(méi)有論證!我在好幾個(gè)場(chǎng)合講過(guò):你論證過(guò)嗎?投資多大?運營(yíng)成本多高?這都有待于我們深入探討。因為論壇嘛,咱們討論點(diǎn)問(wèn)題,哪怕我們也沒(méi)有給出答案。


        所以我們國家現在一共是新型儲能870萬(wàn)千瓦,整個(gè)儲能1805萬(wàn)千瓦時(shí),這當中當然是鋰電池占了絕對的優(yōu)勢。從技術(shù)路線(xiàn)和造價(jià)來(lái)看,這里有這么一些數據,這還不是關(guān)鍵,我們看到它的成本造價(jià)也會(huì )隨著(zhù)技術(shù)的成熟逐步有所下降。這是剛才我談到的,我們首先從近期、長(cháng)期、遠期來(lái)看,一定要把儲能的定位搞清楚。


        首先,我們希望儲能能夠促進(jìn)新能源的大規模開(kāi)發(fā)和消納。以沙戈荒基地為例,現在“新能源配火電、配抽蓄”,這樣必要的電化學(xué)儲能配比是需要的,但是要搞清楚配多少、怎么用。


        第二個(gè)是支撐電網(wǎng)的安全穩定運行。談到電網(wǎng)的安全穩定性,這是天大的事情,我們在一些場(chǎng)景談過(guò),電網(wǎng)的安全穩定,儲能能夠發(fā)揮什么作用,特別是近期以來(lái),我們做了這方面的實(shí)際研究和應用,比如在寧夏的電廠(chǎng)搞了一個(gè)1.24兆瓦的飛輪儲,用來(lái)干什么?用來(lái)解決火電機組一次調頻能力不足的問(wèn)題,這個(gè)系統投入之后,運行快2年了,第一,有效解決這個(gè)廠(chǎng)原來(lái)一次調頻考核不合格的問(wèn)題,由虧損變成了盈利,而且短短3年左右就可以全部收回投資,我們沒(méi)有想到一個(gè)小小的飛輪能夠發(fā)揮如此大的作用。


        我把它比喻成什么呢?就像治病一樣,對癥下藥!他剛好有這個(gè)病,不是買(mǎi)了特別貴的藥,就是這個(gè)藥上去以后,把這個(gè)病治好了。所以現在又在擴大規模,進(jìn)一步把它在別的幾個(gè)廠(chǎng)做得更大。昨天打電話(huà),說(shuō)我們這個(gè)項目評獎剛剛獲得一等獎,還沒(méi)評完呢,說(shuō)排名第一,大家高度贊揚。說(shuō)明這個(gè)東西有用:經(jīng)濟性、可靠性、有成效!所以任何技術(shù)必須是這樣去做。再一個(gè)是保障用戶(hù)靈活高效的用電。


        新型儲能發(fā)展技術(shù)從技術(shù)需求來(lái)看,我們應用的場(chǎng)景、儲能規模、儲能時(shí)長(cháng)以及應用地區,這些都要搞清楚。然后就是對于其他各類(lèi)技術(shù),因為儲能是個(gè)家族,大家一定要知道,一說(shuō)儲能,剛才說(shuō)到抽蓄、飛輪、壓縮空氣,甚至儲熱、制氫、生物質(zhì)燃料等等,窮盡這些技術(shù)有效加以融合,在電化學(xué)儲能中除了鋰離子電池、液流等等,動(dòng)電池和電力基儲能要求應該不一樣,放在車(chē)上的電池要求體積小、能量密度高,要是放在沙戈荒里的儲能箱子,要求價(jià)格合理、安全可靠、不要著(zhù)火,你體積大就大,這有的是空間,所以這是技術(shù)路線(xiàn)的選擇。



        我們要對新型儲能技術(shù)舉行示范工程,實(shí)踐出真知,只有在工程示范的過(guò)程當中,才有可能發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題,而不是憑空來(lái)坐而論道。這當中,我們始終堅持產(chǎn)學(xué)研用一體化,一定要把技術(shù)攻關(guān)解決重大難題放在首位,核心還是要圍繞著(zhù)低成本、高安全和規?;?。


        把儲能放在我們這個(gè)新型電力系統里,有兩個(gè)問(wèn)題:

        第一個(gè)是放在哪里?“源”、“荷”、“網(wǎng)”三個(gè)地方往哪里放?


        第二個(gè),儲能的品類(lèi),電化學(xué)、抽蓄、壓縮空氣、飛輪等等縱橫交錯。那么核心要素是兩條,一是安全性,二是經(jīng)濟性,要是把這幾點(diǎn)抓住,我們的工作就是有成效的,就會(huì )取得剛才說(shuō)到的“二十字方針”——清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能。


        最后新型電力系統就是結構新,它形態(tài)是革命性的,同時(shí),從它的感知、檢測、控制、運行都必然走向全面的智能化和信息化。


        占用大家的時(shí)間,談一些不成熟的個(gè)人看法,不正確的地方,我們可以一起討論,謝謝大家!

        (轉載自微信公眾號“儲能研究院”)


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