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赵勇强:未来的电力系统,新型储能或将成为主力作用!
概要:
近日,2024中国国际储能大会(INES2024)在深圳召开!国家发改委能源研究所可再生能源中心主任赵勇强在主论坛发表演讲,他指出“没有新能源的发展,新型储能的需求增长也不会这么迅猛。能源结构转型从应对气候变化大背景下而来的,未来的电力系统必须是高度灵活的,各种灵活 首页头条要闻
近日,2024中国国际储能大会(INES2024)在深圳召开!国家发改委能源研究所可再生能源中心主任赵勇强在主论坛发表演讲,他指出“没有新能源的发展,新型储能的需求增长也不会这么迅猛。能源结构转型从应对气候变化大背景下而来的,未来的电力系统必须是高度灵活的,各种灵活负荷都需要随着电力系统的供需平衡而灵活运行”,以下为本人速记稿整理,以飨读者:

2015年巴黎协定以后,全球140多个国家和地区已经设定了在2050年前后实现碳中和的目标,覆盖了全球绝大部分的人口、排放和经济。如何实现这个目标?主要战场还在能源领域,能源领域要逐步减少煤炭、石油、天然气的消费,还要保证能源供应,主要靠新能源,包括核电、风电、光伏、水电等新的可再生能源将是主力。
光伏(供给侧)、风电(供给侧)、电动汽车(需求侧)是减排贡献前三大技术,如果把需求侧不同领域的氢能技术加在一起,可能是第四大减排技术,这是未来能源结构的根本性转变以及新能源高比例的发展。
在去年迪拜大会上,国际社会设定在2030年实现可再生能源装机的三倍增长目标,国际可再生署的很多机构也做了相关分析,增长速度确实要加快,到目前为止,每年光伏新增装机量基本是满足需求的节奏,风电、电动汽车,未来都需要加快发展节奏。
未来要实现以新能源为主的能源系统,既需要大规模发展风电、光伏,更需要发展新型的灵活资源,过去是煤电、气电,未来灵活资源可能在中远期靠新型储能发挥更大作用甚至主力作用。
丹麦的风光比例50%,德国30%,中国大概15%,我们的一些省份比例会更高,已经开始步入高比例风电和光伏发展阶段了,新型储能也必须提上议事日程,更要做好煤电灵活性资源的释放,新型储能需要逐步发挥优质的灵活资源作用。
过去,氢能感觉可有可无,但确定碳中和目标以后,就需要在难以脱碳、难以电解化的领域实现新的技术应用,绿氢的应用就是必选项。
氢来自哪里?不管是电解制氢,还是光解制氢,氢必须来自于可再生能源,特别是来自于风电和光伏,将来的产品也作为一种长周期储能作用,但这又不同于光电,怎么看氢的储存方式、利用方式和形态,现在提出了掺混煤电燃料,反过来为电力系统提供支撑能力。将来氢既是用户,也是储能,反过来又是能源,在电力系统提供重要的支撑作用,也需要进一步挖掘。
我国确定了在2050年要建设一个富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国,对于生态方面也提出了要求,2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,常规污染物要大幅减少的同时,对于新能源加快开发利用提出了更高的要求,推进碳达峰碳中和是涉及到全社会的系统工程,但能源确是最重要的,要做好各项统筹工作,在发展中促进绿色转型,在能源转型过程中保证能源安全。
现在增量部分就来自于新能源,出路就是大力发展新能源。在这个过程中,需要在发展节奏、发展布局、技术路线的选择、灵活资源的优化利用方面做更多的工作,产业、技术也要加快升级,不断提高竞争力,降低系统成本。
中央明确了未来新型电力系统的发展目标和要求,加快建设成一个清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统。清洁低碳、安全高效是以前对整个能源系统的要求,现在对电力系统同样提出,安全充裕也就是容量方面一定要充裕,保证能源安全,经济高效是系统优化的效率,供需协同、灵活智能是对电力系统特有的要求,如何让电力源网荷储智能互动起来?新型储能在里面发挥着重要作用。
发展到新阶段,去年可再生能源发电装机超过50%,今年装机已经超过10亿了,年底风光加在一起要超过煤电,未来更多省份步入高比例发展阶段。
在一些风光比例比较高特别是光伏比较多的省份,中午时反而是电力供过于求的,过去夜里是电价最低的,现在可能中午是最低的,峰谷时段开始逆转,而且出现负电价,2016年美国加州就有负电价,这是大趋势,发生频次、时长会越来越多,对于新型储能也会增加发展机遇。
新型储能过去五年几乎每年增长100%,当然新型储能用不用得好取决于很多方面,不是简单地装上,我们自身要安全,寿命更高,管理更好,电力市场机制以及电网调度能力都需要提高。
面向未来是什么样的情况?毫无疑问发展方向就是大力发展新能源和可再生能源,为了实现碳达峰,必须在“十五五”期间实现可再生能源的全面增量替代化石能源,实现碳中和就要实现全领域深度替代化石能源,煤炭、石油基本在各个领域要退出,“十四五”是关键期,“十五五”关系更加复杂,整个体系开始系统性地转型。
我们也做了新的研究,这几年每一次研究都会发现,我们需要更多的风电和光伏发展,因为电力需求在增加,人工智能、氢的应用,将来是不是还有生态应用甚至航空航天,目前研究需要90亿千瓦的风光,所以我们的市场还是非常大的,同时也带来灵活性资源的需求。
未来85%甚至更多的装机是来自于波动性风电和光伏时,电量70%以上甚至80%时,很多时候是消纳不了的,如果煤电退出,很多时候电力保障容量不足,所以新型储能的双向调节能力需要发挥更大的作用,除了抽蓄,目前我们测算的是“十五五”以前,这个目标可能还需要进一步提高。
随着成本下降,系统峰谷价更大,风光利用率也会下降,为新型储能提供了更多的空间,应该说效益非常多,辅助服务比如输电、配电以及用户侧的服务,各环节都会体现储能效益,高品质的灵活资源应该在各环节得到最佳最优的利用,不管是短时还是长时,甚至季度性的。
未来,成本、安全、资源保障决定了技术路线,它的发展规模、应用场景、效益。成本很容易理解。安全是越来越重要的,我们很难想象电动自行车无法进入千家万户的楼宇,未来新型储能怎么能够进入各类生产生活生态空间?所以必须提升安全性。
资源供应能力,现在我们处于起步期,关键矿物资源需求在增加,虽然过去一两年见到了碳酸锂价格大幅回落,但战略性资源的全球战略竞争还在增加,所以资源保障对技术路线的选择也是非常重要的。
应用场景非常多,源、网、荷、独立储能,根据电力系统的需要,越来越多的用户侧包括电源利用方式的变化,在各种方面都会发挥作用。现在独立储能越来越成为重要的方式,它可以为系统提供更加高的价值。同时必须跟各种工业、建筑、交通场景结合起来,因为它本身就是非常灵活的,更可以靠近用户侧,也可以跟当地的需求和要求,对电力保供的要求以及对设施的安全要求,包括对生态环境影响的要求都是不一样的,所以分布式发电+新型储能要更好地考虑具体的各类场景。
我们认为光储直柔这个方向也是比较重要的,在建筑侧可以成为一个新的战略方向,推进零能耗和产能建筑,毕竟发电是光伏直流的,直流化在用户侧也是非常重要的方向。多大比例上改变了电力系统?局部在扩大应用场景。
我认为电网互动这个事情值得谈一谈,它是新型储能的一种方式,大规模V2G的边际成本接近于零,因为目前是车主支付成本,不管是通过购买整车还是换电,都可以对电力系统提供支撑能力,除了灵活充电,还可以提供支撑能力。现在大家看到一批虚拟电场或者独立的V2G项目,是最具有灵活调节能力的,反而其它的工业或者建筑的需求响应效果没这么好,所以我认为新能源车市场渗透率按季度来说接近50%,我们判断到2030年可能新能源汽车超80%,之后几亿辆电动汽车,每辆车至少10千瓦以上。考虑同速率的问题,它也可以提供10亿甚至更高的支撑能力,这个资源一定要用好。
对于氢来说,将来也是灵活的负荷,同时实现低成本的制氢,它对电力系统的平衡也会产生重大的影响。我们的判断是到远期20%以上的电可能用于制氢,再反过来制复氢的氨,为终端用户甚至一些产品返回电力系统提供支撑。

未来的电力系统必须是高度灵活的,下面是发电,上面是负荷,除了常规负荷,各种灵活负荷,充放电、储能、电制氢、电制热都需要随着电力系统的供需平衡而灵活运行。这么多主体、电源、互动方式,必须要靠市场方式来引导,电价是至关重要的,所有市场主体必须通过市场方式来发挥最大价格和获得收益。当然每天每个地区都是不一样的,所以未来必须坚持市场导向,建立市场体系,我们才能把各种灵活资源投资、建设、运营的导向发挥得更明确一点,我们也希望各个方面能够找到定位,做出自己的贡献。
简单总结一下,现状还是常规电源为主,加上部分的灵活电源。近中期是进入高比例风电光伏发展阶段,远期是风光主导或者加上部分常规电源核电的零碳电力系统,需要各种V2G、电化学储能、新型物理储能,加上氢储能或者复氢产品储能,来保证电力系统既有充足灵活性,又有容量支撑能力,来实现不同时间尺度电力系统的平衡,实现各方最大的市场价值。我们也希望大家共同努力,为实现这个目标而贡献力量!
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