中國儲能網(wǎng)訊：中國工程院院士、清華大學(xué)原副校長、北京能源與環(huán)境學(xué)會名譽(yù)會長倪維斗表示，比起退煤減煤，更重要的是更加快速地提高發(fā)電效率，在保障供應(yīng)的同時(shí)減少煤炭使用量。
電力是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，隨著“雙碳”目標(biāo)的提出和推進(jìn)，建設(shè)新型電力系統(tǒng)的壓力不斷增加。這一過程中，不僅是將電源從煤電為主轉(zhuǎn)向以可再生能源為主，還涉及提高發(fā)電效率、儲能、電網(wǎng)改造、數(shù)字化等一系列復(fù)雜轉(zhuǎn)型改造。
11月3日，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《全國煤電機(jī)組改造升級實(shí)施方案》提出，供電煤耗在300克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)以上的煤電機(jī)組要么“加快實(shí)施節(jié)能改造”，要么“組逐步淘汰關(guān)停”。按特定要求新建的煤電機(jī)組，原則上都需要采用超超臨界且供電煤耗低于270克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)的機(jī)組。
中國工程院院士、清華大學(xué)原副校長、北京能源與環(huán)境學(xué)會名譽(yù)會長倪維斗在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道專訪時(shí)表示，當(dāng)前電力轉(zhuǎn)型的重中之重，一方面是盡快提高煤電效率減少耗煤量，另一方面則應(yīng)盡快摸清風(fēng)電、光伏發(fā)電等快速發(fā)展的新能源的環(huán)境影響，避免不必要的環(huán)境損害。
他表示，近些年電力領(lǐng)域新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但大多還未形成產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。這需要政策支持，也需要大型電力企業(yè)提高自身的改造積極性。
電力轉(zhuǎn)型先要提高煤電效率
《21世紀(jì)》：電力行業(yè)是能源改革的重點(diǎn)，近年來我國積極推進(jìn)電力低碳轉(zhuǎn)型，加強(qiáng)對燃煤發(fā)電機(jī)組的管理對轉(zhuǎn)型十分重要，目前在煤電方面的工作重點(diǎn)是什么？
倪維斗：電力轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)，我認(rèn)為目前來看并不是該怎么將煤電關(guān)停，第一要務(wù)是需要大幅提高煤電的效率。目前我們還有很多30萬千瓦及以下的小容量機(jī)組，效率是不高的，如果在這方面好好下功夫的話，也可以大量減少煤的使用。
根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2020年，全國發(fā)電量77790.6億千瓦時(shí)。其中，火電發(fā)電量53302.5億千瓦時(shí)。現(xiàn)在100萬千瓦及以上的大功率煤電機(jī)組，我們已經(jīng)可以做到供電煤耗量在270余克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)的水平，相比同等機(jī)組300克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)左右的量，每度電能減少30克耗煤量。根據(jù)國家能源局公布的數(shù)據(jù)，全國6000千瓦及以上電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗已達(dá)到305.5克。由此減少的相應(yīng)的二氧化碳排放量大約10億噸左右。
雖然我國大型發(fā)電站的發(fā)電效率已經(jīng)提到了相當(dāng)高的水平，但中小型的機(jī)組還有很大效率提升空間。以全球發(fā)電效率最高、最清潔環(huán)保、單位發(fā)電煤耗最低的發(fā)電廠之一——上海高橋第三發(fā)電廠為例，在2013年就實(shí)現(xiàn)了276克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)的年平均供電煤耗。而國家煤電示范工程安徽淮北平山電廠的135萬千瓦機(jī)組，其發(fā)電數(shù)據(jù)能達(dá)到251克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)，效率能達(dá)到46%。
目前我國至少30萬千瓦上下的中等機(jī)組大概有4.5億千瓦裝機(jī)容量，還有大量5萬千瓦左右的小型電站和中石化、中石油等自備電廠，效率相對來說都可以大大提高。
不論大中小型的電廠，在效率提高上都還大有潛力可挖，要大幅度、大面積、大規(guī)模降低現(xiàn)有電廠的煤耗或者提高效率。如果每度電能降低幾十克的煤耗，將對二氧化碳的減排非常有利。在這件事上國家應(yīng)該有統(tǒng)一的規(guī)劃，用先進(jìn)技術(shù)來改造亞臨界的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“提溫不提壓”的技術(shù)措施。
除此之外，降低負(fù)荷和調(diào)峰，也是今后至少10到20年內(nèi)需要重視的方面，因?yàn)槊弘妼砜赡苻D(zhuǎn)變成給波動性較大的可再生能源調(diào)峰的角色。低負(fù)荷運(yùn)行達(dá)到20%對煤電機(jī)組發(fā)揮調(diào)峰功能有很大益處，煤電機(jī)組改造后最重要的就是低負(fù)荷穩(wěn)定高效運(yùn)行。目前，許多機(jī)組無法調(diào)峰的主要原因正是無法低負(fù)荷運(yùn)行。一般電廠達(dá)到50%以下運(yùn)行就不太穩(wěn)定了，需要使用噴油助燃等方法，這會耗費(fèi)高價(jià)的燃油。這方面已經(jīng)有了成功經(jīng)驗(yàn)，比如徐州銅山電廠三號機(jī)組在改造后就能夠在20%的負(fù)荷內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，且效率基本沒有像超臨界大型機(jī)組一樣大幅度降低。
《21世紀(jì)》：在最近幾年的能源轉(zhuǎn)型過程中，可再生能源在裝機(jī)量、價(jià)格等方面都已經(jīng)取得了相當(dāng)可觀的成果，這方面還有哪些問題？
倪維斗：可再生能源這幾年的確發(fā)展得很快，但是最大的問題是出力變動比較大、不穩(wěn)定。從地球物理和化學(xué)的角度來說，可再生能源的發(fā)電情況很大程度上取決于是否有風(fēng)、有太陽等自然條件，間歇性較大。雖然最近幾年我國可再生能源發(fā)展得很快，但是要按照此前我校李政教授研究團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果來看，用風(fēng)電來替代煤電的話，發(fā)電量要成幾十倍地增加。
目前，風(fēng)電和光伏建設(shè)本身對生態(tài)環(huán)境也有一定影響。我支持風(fēng)電的發(fā)展，但是幾十倍地增加風(fēng)電建設(shè)，很可能會對某些生態(tài)系統(tǒng)造成顯著影響。比如鳥類遷移可能會受到影響，鳥類本身與森林蟲害鼠類控制有關(guān)?？赡軙纱嗽斐珊οx變多、老鼠變多，又對其他生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。可以說，目前在風(fēng)電光伏的生態(tài)影響這方面還沒有研究透徹。
生態(tài)系統(tǒng)潛移默化的轉(zhuǎn)變是需要引起重視的。1950年我剛來到北京時(shí)，冬天風(fēng)很大很冷，現(xiàn)在北京冬天沒以前那么冷了，風(fēng)也相對減弱了，對于人來說可能相對舒服一些，但是對經(jīng)過長時(shí)間形成的穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境，還是有一定負(fù)面影響的。可再生能源的確要發(fā)展，但發(fā)展到什么程度還需要國家通過相關(guān)課題好好研究和分析，我們還需要多做地球生態(tài)、地球物理、地球化學(xué)方面的研究。
《21世紀(jì)》：在電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型和替代的過程中，用電端也要適應(yīng)轉(zhuǎn)型，甚至要進(jìn)行同步改造。從宏觀角度來看，我們需要建立一個(gè)什么樣的機(jī)制，來協(xié)同和調(diào)整發(fā)電端和用電端這兩個(gè)環(huán)節(jié)？
倪維斗：電氣化的發(fā)展是必然的，這是現(xiàn)代化標(biāo)志之一。無論是生產(chǎn)活動、消費(fèi)活動，還是提高生活舒適度都需要電。以前是電網(wǎng)來適應(yīng)負(fù)荷需要，有多少負(fù)荷發(fā)多少電，但是隨著發(fā)電活動本身的多樣化，風(fēng)電光伏間歇性較大，負(fù)荷本身也開始需要符合發(fā)電電網(wǎng)的需求，而不是只依靠電網(wǎng)的內(nèi)部調(diào)節(jié)。比如電價(jià)調(diào)整，把峰谷電價(jià)的差距拉開，以鼓勵人們避開高峰使用低谷電。
另外，從需求角度來看，我對電動車的發(fā)展寄予很大希望。汽車的電氣化不僅能解決燃油排放問題，其巨大的需求量還能對整個(gè)社會起到“儲能”作用。汽車充電時(shí)也能幫電網(wǎng)調(diào)峰。甚至以后在充完電后，其電池能在必要時(shí)給電網(wǎng)充電。
所以，消費(fèi)端應(yīng)該隨著電網(wǎng)的限制來調(diào)節(jié)用電，發(fā)電多樣化也要通過能源網(wǎng)絡(luò)來滿足整體的電量需求。同時(shí)，大型火電廠現(xiàn)在正努力做到低負(fù)荷運(yùn)行，其他電源，比如核電站等，也需要做到低負(fù)荷運(yùn)行和靈活調(diào)節(jié)。
大規(guī)模儲能仍面臨技術(shù)限制
《21世紀(jì)》：隨著可再生能源的不斷發(fā)展，儲能的熱度也不斷升高。儲能技術(shù)下一步該怎么走？有關(guān)部門應(yīng)該怎么去布局？
倪維斗：儲能現(xiàn)在挺熱鬧的，但目前真正能夠達(dá)到大規(guī)模儲能目的的也只有兩種形式。
一種是抽水蓄能，從原理上沒問題，我們已經(jīng)積累了不少經(jīng)驗(yàn)。但這一技術(shù)也有諸多限制，比如地勢要有高低差，價(jià)錢高昂，推廣比較困難。儲能時(shí)用電動水泵把水抽至高處，效率大概有80%，水由高至低推動水輪機(jī)發(fā)電，又有效率損失。
另一種是壓縮空氣儲能，原理是用再生能源發(fā)電將空氣高壓密封至儲氣罐中，需要時(shí)再推動汽輪機(jī)發(fā)電，效率也高。但要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲能，目前也需要面臨壓縮空氣儲存空間和投資的問題。曾經(jīng)有項(xiàng)目想利用礦物開采后的地下空穴，但適合密封地下罐的并不多，同時(shí)效率也相對較低。主要是空氣壓縮產(chǎn)生的熱能無法利用，儲存到地下就會冷卻。
鋰電池等技術(shù)也是辦法之一，電池種類多樣，但是目前來看其發(fā)展也有局限，比如汽車鋰電池價(jià)格昂貴，能量密度也不是很高，大概在123瓦時(shí)/公斤。而且量太小，幾萬、幾十萬千瓦量級的電化學(xué)儲能現(xiàn)在技術(shù)上還無法實(shí)現(xiàn)。
總的來說，目前大規(guī)模儲能仍然是個(gè)大問題。抽水蓄能已經(jīng)有一定的發(fā)展，壓縮空氣儲能我們才剛開始做，分布式儲能還要想辦法再突破。
《21世紀(jì)》：儲能存在一定技術(shù)限制且成本高昂，那么是否可以從電網(wǎng)入手做一些適配性的改造，用以提高可再生能源的利用？日前，國家電網(wǎng)適應(yīng)分布式新能源大規(guī)模接入的新型電力系統(tǒng)配電網(wǎng)綜合試點(diǎn)建設(shè)在河北保定啟動。這類試點(diǎn)應(yīng)將研究重點(diǎn)放在哪些方面？
倪維斗：可再生能源發(fā)展要求需求端和發(fā)電端配合，低負(fù)荷運(yùn)行的電廠現(xiàn)在也正在發(fā)展。自備電源方面，1500-1600千瓦的大型內(nèi)燃機(jī)柴油機(jī)中國已有制造能力。可以是數(shù)個(gè)分布式中型的，1500千瓦左右的柴油機(jī)電站就能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)需求。現(xiàn)在電廠改造和提高效率的需求，是國際上一些設(shè)備制造公司，甚至油氣開采公司，都在關(guān)心的全球能源項(xiàng)目。
電網(wǎng)的有序改造建設(shè)，包括投資、人力、技術(shù)等多方面，我認(rèn)為中國實(shí)際上已經(jīng)具備了技術(shù)能力，比如上海外高橋第三方的電廠的那套技術(shù)。問題是五大電力公司在這方面積極性不高，甚至有些公司定了改造計(jì)劃后，又因?yàn)榈胤秸咦儎記]能完成。所以我希望政府在頂層設(shè)計(jì)上再給出更清晰的信號，單靠這些公司是很難做起來的。
電源接入電網(wǎng)，以前我們喜歡做幾十萬、上百萬千瓦的大型工程，而分布式新能源接入的辦法卻是要做數(shù)萬千瓦的小型工程，再通過計(jì)算機(jī)算法控制的方式讓這些小容量接入互聯(lián)合作，通過不斷調(diào)整各個(gè)分布式內(nèi)部小電站的啟停和發(fā)電量來靈活控制。數(shù)字化優(yōu)化的調(diào)節(jié)是完全可以做到的，若干個(gè)小電站隨時(shí)可以啟動，互相配合，不穩(wěn)定性和間歇性都可以攤平。
當(dāng)前新技術(shù)不斷出現(xiàn)，但新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化很難，要變成一個(gè)示范項(xiàng)目需要大量投資。
（實(shí)習(xí)生李家志對本文亦有貢獻(xiàn)）
