當(dāng)前推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中新能源是非常重要的一環(huán)。國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所緊抓能源革命時(shí)代機(jī)遇，圍繞能源轉(zhuǎn)型、國內(nèi)外新能源政策信息動(dòng)態(tài)展開持續(xù)跟蹤和深入研究。本專欄將圍繞國內(nèi)外能源轉(zhuǎn)型評(píng)價(jià)、新能源接入、配額制、可再生能源電力消納等，結(jié)合相關(guān)研究成果與思考與讀者共赴一場思想盛宴。
文章導(dǎo)讀：能源作為全球經(jīng)濟(jì)的晴雨表和助推器，其轉(zhuǎn)型發(fā)展對經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響重大而深遠(yuǎn)，尤其是在當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)一些不確定因素的影響下，如何審視和評(píng)估全球能源轉(zhuǎn)型的路徑成為國際社會(huì)廣泛關(guān)注的問題?！熬觿?wù)本，本立而道生”，要看清楚紛繁復(fù)雜的變化，關(guān)鍵是找出變化的規(guī)律，看出其中不變的趨勢。數(shù)字化、電氣化和清潔化的能源轉(zhuǎn)型就是講這個(gè)趨勢，具體地說，就是越來越高的可再生能源占比、越來越多的終端電力消費(fèi)，以及越來越多的數(shù)字化應(yīng)用。本文將圍繞這一趨勢，就能源轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀、路徑和前景等問題展開初步探討。
全球能源轉(zhuǎn)型探討（一）——智能的綠色電氣化
執(zhí)筆人
洪博文
國網(wǎng)能源院
新能源與統(tǒng)計(jì)研究所
Asami MIKETA
國際可再生能源署
1、智能的綠色電氣化
由于可再生能源中有大量分布式能源，包括分布式光伏和分散式風(fēng)電等，國際上一些機(jī)構(gòu)常使用分散化或去中心化（Decentralization）一詞代替清潔化。類似的，國際上通行的數(shù)字化，我們常冠以智能化或兩者兼用。這也是我們標(biāo)題中使用“智能的綠色電氣化”一詞的原因。
先說一下“綠色電氣化”。
對此，很多學(xué)者和機(jī)構(gòu)都做了大量研究，僅政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)研究匯總的1.5°C溫升能源轉(zhuǎn)型場景就多達(dá)85個(gè)，國際應(yīng)用系統(tǒng)分析學(xué)會(huì)（IIASA）也提出了6種全球能源-經(jīng)濟(jì)建?？蚣芟碌霓D(zhuǎn)型場景，歐盟委員會(huì)氣候行動(dòng)總司（CLIMA）則建立了8種場景來分析電力、氫能和燃料電池等的組合效果。中國國家可再生能源中心、國網(wǎng)能源院、中國石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院等針對我國電氣化場景也開展了深入研究。這些工作中體現(xiàn)了“量”的差異，更反映了“勢”的相同。例如，這些研究普遍認(rèn)為建筑部門的電氣化潛力最大，2050年達(dá)到50%~80%，其次是工業(yè)部門(34%~52%)，再次是交通部門(10%~52%)。又如，在IPCC提供的大量場景中，電氣化基本都被視為深度脫碳的必然選擇。
當(dāng)然，我們也不能忽視綠色電氣化在不同行業(yè)或領(lǐng)域推進(jìn)的專業(yè)差別和特殊性。例如，在工業(yè)領(lǐng)域，大量能源消費(fèi)集中于金屬和化工等能源密集行業(yè)，通過生產(chǎn)流程的電氣化并與綠電相結(jié)合，有望快速實(shí)現(xiàn)深度脫碳。在交通領(lǐng)域，風(fēng)光綠電波動(dòng)性與電動(dòng)汽車充電靈活性的組合，使交通電氣化幾乎成為綠色電氣化的一條理想途徑。在建筑領(lǐng)域，為更好地利用綠電，則需要兼顧不同供暖方式與節(jié)能措施的特點(diǎn)，同時(shí)考慮當(dāng)?shù)刭Y源稟賦與管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施條件等。例如，居民建筑如改用熱泵供暖，效率為其他供暖形式的3~4倍，是實(shí)施綠色電氣化的一種理想方式；而電鍋爐和電爐等傳統(tǒng)供暖方式，從經(jīng)濟(jì)性考慮，在氣候溫和地區(qū)和隔熱較好的建筑中也不失應(yīng)用價(jià)值。我國在推進(jìn)清潔供暖的過程中，提出堅(jiān)持從實(shí)際出發(fā)，宜電則電、宜氣則氣、宜煤則煤、宜熱則熱，這給各地因地制宜開展清潔取暖提供了重要指導(dǎo)，也反映出建筑領(lǐng)域推進(jìn)綠色電氣化的復(fù)雜性和多樣性。
然后說一下“智能”，以及為何需要“智能的綠色電氣化”。
這首先需要從綠色電氣化面臨的挑戰(zhàn)說起。這種挑戰(zhàn)首先來自占比日益增加的波動(dòng)性綠電對能源供需平衡的新要求。法國燃?xì)馀錃馍蘂rDF的數(shù)據(jù)顯示，巴黎冬季的電、氣綜合負(fù)荷需求為夏季的4倍；英國的一項(xiàng)研究也顯示，熱泵在工業(yè)制熱和居民供暖中的大規(guī)模應(yīng)用將帶來嚴(yán)重的冬季電力短缺。而電動(dòng)汽車的影響可能更為顯著，麥肯錫未來出行中心做過一個(gè)研究，如果在一個(gè)居民小區(qū)里電動(dòng)汽車比例達(dá)到25%，小區(qū)的峰值負(fù)荷將增加30%，如果采用分時(shí)電價(jià)引導(dǎo)電動(dòng)汽車有序充電，可使峰值負(fù)荷增幅降至16%。我國很多學(xué)者和機(jī)構(gòu)對電動(dòng)汽車做過類似的研究，以北京市為例，2019年夏季峰值負(fù)荷約2千萬千瓦，數(shù)值上相當(dāng)于3百萬輛電動(dòng)汽車同時(shí)慢充的功率（約為北京機(jī)動(dòng)車保有量的50%），或者說33萬輛電動(dòng)汽車的快充功率（約6%），后者已經(jīng)接近北京市目前的電動(dòng)汽車保有量。根據(jù)國際可再生能源署（IRENA）的預(yù)測，2050年的電動(dòng)汽車總量將達(dá)到10億輛，其中4億輛可能在中國，很難想象，沒有電動(dòng)汽車的智能充電策略來引導(dǎo)有序用電那結(jié)果會(huì)如何。
2、用戶側(cè)資源價(jià)值凸顯
實(shí)際上，這也是前面提到的“去中心化”在新的終端用能形態(tài)中的體現(xiàn)，即用戶參與大系統(tǒng)的價(jià)值日益凸顯，從更寬泛的視角這也符合現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)與文化大眾化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展潮流，越接近用戶價(jià)值越大。
國家電網(wǎng)有限公司和IRENA的聯(lián)合研究也顯示，隨著綠色電氣化的不斷深入，用戶靈活性資源的價(jià)值將日益凸顯。
一方面，由于分布式能源資源（DER，包括布式電源、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車、可控負(fù)荷等）越來越廣泛地進(jìn)入居民家庭，產(chǎn)消者（pro-consumer）模式出現(xiàn)并將深刻影響傳統(tǒng)供/用能方式。早期研究者習(xí)慣將降低網(wǎng)損、提高供電可靠性、延緩電網(wǎng)建設(shè)作為DER的優(yōu)勢，而忽略了它的前提。例如，當(dāng)分布式電源大量接入農(nóng)網(wǎng)，就可能帶來網(wǎng)損大、供電質(zhì)量差、電網(wǎng)改造成本高等問題。
另一方面，解鈴還須系鈴人，用戶側(cè)蘊(yùn)藏著巨大的靈活性資源潛力，有效利用可有效降低系統(tǒng)成本，對于實(shí)現(xiàn)可再生能源的高質(zhì)量發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。這方面，國內(nèi)外都有很多成功經(jīng)驗(yàn)，如國網(wǎng)公司在江蘇、上海、河北、天津等地廣泛建設(shè)的虛擬電廠，不僅降低了用電高峰期的負(fù)荷，還為用戶開辟了新的盈利模式，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。
諸如此類的智能應(yīng)用還很多，它們和綠色電氣化一道廣泛存在于工業(yè)、交通、建筑等各個(gè)終端用能領(lǐng)域。
在工業(yè)領(lǐng)域，在通過綠色電氣化實(shí)現(xiàn)深度脫碳的過程中，采用更為靈活智能的工業(yè)生產(chǎn)流程作用顯著。例如，德國鋁業(yè)公司TRIMET Aluminium SE和新西蘭能源企業(yè)Energia Potior共同改進(jìn)了鋁生產(chǎn)流程，實(shí)現(xiàn)25%的用電調(diào)節(jié)能力，總體效果基本等同一個(gè)中等規(guī)模的抽水蓄能電站。
在交通領(lǐng)域，前面已經(jīng)講到電動(dòng)汽車智能充電的例子。實(shí)際上，由于車輛實(shí)際行駛時(shí)間僅為10%，使智能充電策略不僅可行，而且?guī)缀跏桥c交通綠色電氣化的理想搭檔。歐洲道路交通研究咨詢委員會(huì)（ERTRAC）研究發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)汽車智能充電系統(tǒng)可使可再生能源比重增加一倍；歐洲環(huán)境署（EEA）的研究也得出類似的結(jié)論，認(rèn)為電動(dòng)汽車智能充電策略對緩解歐盟電網(wǎng)改造壓力、保障能源系統(tǒng)安全具有重要作用。
在建筑領(lǐng)域，智能家居的推廣和智能電表的廣泛應(yīng)用將為開發(fā)家庭用戶的靈活性提供基礎(chǔ)支撐。
3、變化的是形勢，不變的是趨勢
面臨當(dāng)今日益增加的資源環(huán)境壓力和復(fù)雜多變的國際形勢，全球綠色能源轉(zhuǎn)型的大趨勢卻不會(huì)改變。我國歷來高度重視能源清潔化、數(shù)字化技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，可再生能源發(fā)展的成就有目共睹，電氣化水平也基本與歐美發(fā)達(dá)國家總體持平，數(shù)字化技術(shù)大潮更是洶涌澎湃。未來，在“四個(gè)革命，一個(gè)合作”的能源安全新戰(zhàn)略指引下，我國能源行業(yè)在綠色技術(shù)和數(shù)字化應(yīng)用等領(lǐng)域與國際同行有望進(jìn)一步深化合作、共享成果；在積極推動(dòng)用能終端的智能綠色電氣化過程中，不斷引領(lǐng)和提升能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)水平，推動(dòng)形成全球能源“命運(yùn)共同體”建設(shè)的新格局，實(shí)現(xiàn)全球能源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的和諧脈動(dòng)。
專家介紹
洪博文，工學(xué)博士，國網(wǎng)能源院高級(jí)研究員，國網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)研究院六人組成員，國際可再生能源署可再生能源網(wǎng)絡(luò)顧問，中國可再生能源學(xué)會(huì)、中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)等的專委會(huì)成員。長期從事分布式能源、微電網(wǎng)、配電網(wǎng)和綜合能源系統(tǒng)等領(lǐng)域的政策管理、規(guī)劃運(yùn)營和技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究。參與承擔(dān)國家發(fā)改委、國家電網(wǎng)公司的十余項(xiàng)重大課題，多次獲得國家電網(wǎng)公司和北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獎(jiǎng)勵(lì)。參與大量國內(nèi)和國際著作編譯。近年來發(fā)表SCI/EI檢索論文等二十余篇，多次做客電力百家講、接受中國能源報(bào)、中國電力報(bào)等的專訪。
Asami MIKETA，博士，國際可再生能源署（IRENA）高級(jí)項(xiàng)目主管，從事能源轉(zhuǎn)型遠(yuǎn)景分析、能源規(guī)劃、能源經(jīng)濟(jì)及相關(guān)政策研究。
團(tuán)隊(duì)簡介：國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所專注新能源、分布式電源、儲(chǔ)能和農(nóng)村能源的政策管理、規(guī)劃運(yùn)營和市場機(jī)制研究，以及國際能源電力信息統(tǒng)計(jì)分析，撰寫材料經(jīng)國家電網(wǎng)有限公司上報(bào)多次獲得中央領(lǐng)導(dǎo)重要批示，長期支撐國家政府部門和國家電網(wǎng)有限公司決策，多次獲得國家發(fā)改委和國家能源局發(fā)來的感謝信。
新能源所高質(zhì)量完成了國家發(fā)改委委托的《清潔能源多發(fā)滿發(fā)研究》《分布式能源發(fā)展和利用研究》《電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究》等近百項(xiàng)重大課題研究任務(wù)，配合制定了《關(guān)于改善電力運(yùn)行調(diào)節(jié)促進(jìn)清潔能源多發(fā)滿發(fā)的指導(dǎo)意見》《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機(jī)制的通知》等多份政策文件，出版《中國新能源發(fā)電分析報(bào)告》《中國分布式電源和微電網(wǎng)發(fā)展前景及實(shí)現(xiàn)路徑》《重塑電力市場-低碳電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程中的市場設(shè)計(jì)與監(jiān)管》《世界能源與電力發(fā)展?fàn)顩r分析》等著作二十余部。
新能源所三十余次獲得北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、國家能源局軟科學(xué)研究優(yōu)秀成果獎(jiǎng)、中國管理科學(xué)學(xué)會(huì)管理科學(xué)獎(jiǎng)、中國能源研究會(huì)學(xué)術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)等省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。多次獲評(píng)國家電網(wǎng)有限公司先進(jìn)班組、營銷工作先進(jìn)集體等集體榮譽(yù)，多人次獲評(píng)國家電網(wǎng)有限公司發(fā)展工作先進(jìn)個(gè)人等稱號(hào)。
