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中国面临能源悖论:无论建设高碳的煤电,还是清洁的水电、风电或者光伏发电,都要进行“乾坤大挪移”;动辄数百万千瓦、数千公里的能源运输,决定了中国智能电网的模式
从 国家电网2009年5月宣布要建设“坚强智能电网”的那一刻起,国内学界就智能电网建设方向的争论,就一直没有停歇。
中国能源网CIO韩晓平在接受《财经国家周刊》记者采访时表示,外国智能电网的核心和前提,是分布式能源系统,是一种分散的、扁平化的电网;而国家电网公司计划的核心是“一特四大”,即“大火电基地、大水电基地、大核电基地、大可再生能源基地和特高压电网”思路。
在业内,国家电网公司和南方电网公司对智能电网的态度也有所不同:国家电网公司主要侧重于输变电,而南方电网侧重于配电智能化。
究竟是什么决定了中国智能电网的抉择?
新旧能源的尴尬
进入新世纪以来,传统能源面临“全球枯竭危机”,而以“水生风光”为代表的可再生清洁能源却无限风光,呈现几何式增长;此外,节能得到了空前重视,被称为除石油、煤炭、水能、核能四种主要能源外的“第五种能源”。
这是一种明显趋势:世界能源格局正从“化石能源为主”走向“清洁能源和化石能源、节能并重”的时代。
从能源分布状况看,中国的传统能源和新能源都面临着严重的地域不均衡现象:无论建设高碳的煤电,还是清洁的水电、风电或者光伏发电,都要进行“乾坤大挪移”。动辄数百万千瓦、数千公里的能源运输,决定了中国智能电网的模式。
2009年全国电源装机容量8.74亿千瓦,其中火电占到74.6%,发电用煤占煤炭消费总量的一半以上。在中国,资源禀赋决定了煤电的绝对地位,这种状况长期不会改变。
然而,中国的煤炭资源分布情况,造成了中国“北煤南运、西电东送”的特殊运输格局,而在输煤输电比例上却明显失衡,比如晋陕蒙的输煤输电比高达20:1,导致铁路运力长期紧张,大量大吨位超载运煤卡车涌入公路,“柴油换煤”,得不偿失。
另外,资源区地方政府对煤炭无法深加工造成的税费流失很有意见。
山西省统计,输煤输电两种方式对该省GDP贡献比是1:6,就业拉动效应是1:2。为此,该省政府提出了“输煤变输电、建设坑口电厂、原煤不出省”的调产政策。
这一切,都要求国家电网和南方电网解决大容量火电、水电的长途输送;因此,电网建设不断朝着远距离、超远距离和超高压、特高压输电方向发展。
以风能、光伏为代表的新能源也面临此种尴尬。
2009年年底,中国气象局公布了中国首次风能资源详查阶段性成果:中国风能开发潜力逾25亿千瓦,其中陆上离地50米高度达到3级以上的风能资源开发量约23.8亿千瓦;但是,一半以上的风能资源集中在内蒙、新疆、甘肃、河北、吉林和江苏。
目前,中国规划了甘肃酒泉、新疆哈密、河北、蒙东、蒙西、吉林、江苏沿海等7个千万千瓦级的风电基地,预计到2020年,七大基地的开发规模将占全国风电开发总规模的68%~78%。
但是,七大风电基地5个位于西部,风电无法就地消化。
“中国智能电网建设不能照搬欧美,应该根据国情,讲究轻重缓急。”国家电网的技术人员透露,欧美等国的负荷增长已经很小,甚至发生萎缩,故而智能电网的重点放在了配电和用电领域。
按照规划,到2020年,中国风电、光伏装机将达到1亿千瓦和2000万千瓦。国家电网能源研究院的一项研究成果显示,如果中国风电仅在省内消化,2020年全国可开发的风电规模约5000万千瓦;而通过跨区联网输送,全国风电开发规模才可达到1亿千瓦以上。
同时,虽然中国陆地每年接受太阳辐射约为1.47万度,折合4.9万亿吨标准煤,但实际最有开发价值的地区,主要集中在西北部的荒漠、沙漠地区以及青藏高原。目前,中国已在这些区域布置了大批光伏电厂。
欧美等国多是别墅式的低层建筑,适合小型化、散布化分布式的清洁电源,这也决定了其智能电网的重点方向:低压配电侧和用电侧。
在以楼房为主要建筑的中国城市,这种开发方式面临着“无立锥之地”的困境;而在中国农村,低廉的收入使得农民根本无力进行此类投资。
可行的,好像只有“建设大基地、融入大电网”发展模式。
但是近期,南方电网公司副总王久玲却逆向思维,提出应把高耗能产业调整区域布局,可以集中至云南西北部,用于消纳云南、藏东南等地区的水电资源,尽量减少远距离、大规模电力传输。
中国能源研究会一位不愿具名的专家告诉《财经国家周刊》记者,中国工业用电占绝对多数,需要大电网、大电源向用户提供充足可靠的电力;而欧美国家的用电量和用电结构都已趋向稳定,工业、商业和居民用电各占1/3;“中国迟早要走向这个方向。商业和居民用电分散性大、能源需求多样性,微网和分布式电源将逐渐成为主流。”
巨头的苦衷
长期以来,对风电和光伏的发展战略,发电企业和电网存在着“一头热、一头冷”的现象。
这是一个技术难题:风和阳光时有时无,带来的直接问题是电力质量很差,电压波动和频率波动过大;而调峰任务则更加繁重,尤其是风电,基本上是“反调峰”:白天负荷大时它不来,晚上负荷小时它拼命刮。
国家电网智能电网研究所所长张义斌告诉《财经国家周刊》记者,欧洲分布式风电发展快的原因之一,是他们普遍配套了小型燃气发电机组,在天然气缺乏的中国,这条路径已被堵死。
西欧风电大国丹麦,风电装机比例25%,但其与挪威建立了巨大的内联电网,主要依靠装机容量9倍于丹麦风机容量的水电调峰,故丹麦风电能100%上网;而欧洲第二风电大国的西班牙国家电力公司,却为把风电送到法国伤透了脑筋:法国电网常常通知其关掉风机,以避免本国电网负荷超载。
针对风、光发电的“调皮”特点,全世界电力部门都绞尽了脑汁。最有效的是大力发展储能技术,其中最成熟的,是配合建设大量“抽水蓄能水电站”。
但是,“抽水蓄能水电站”需要拥有两个不同海拔水库的电站,受地理位置约束极大;在干旱少雨的中国西北部,几乎无从谈起。
目前,风投行业正在积极投入化学储能技术研发,其代表技术为锂电池、钒电池、钠硫电池等等;但其造价高昂、寿命有限的问题尚未解决,大规模应用的经济前景模糊。
业内观点认为,困扰风电、光伏发电发展的核心问题——新能源并网问题,在近期解决无望,除非储能技术突然出现技术革命。
在国家电网采访期间,本刊记者可以随时听闻技术人员对各种电源的好恶。一般而言,他们认为,火电比例大、技术稳定,必定是中国电源结构长期的主力军,但缺憾是污染大;风能、太阳能虽然清洁环保,但因不稳定,属于“垃圾电力”,但这些“垃圾电力”又是最有发展前景的。
“到2020年,我国清洁能源装机将达到6亿千瓦,占全国总装机容量的35%左右。”7月26日,国家电网总经理刘振亚在出席上海世博会期间指出,通过智能电网将有效减少化石燃料的使用,确保低碳经济得以实现。
战略抉择
按照公开资料,美国智能电网和国家电网公司一样,将智能电网的发展分为三个阶段:第一阶段是2009年,各州政府计划并着手发展;第二阶段是2010~2020年,家电设备能通过有线或无线方式远距离操作;第三阶段是到2030年,各种电器设备都能自行控制负荷量,届时全美用电量降幅可达到4%,相当于节省204亿美元电费。
美国“智能电网之父”、“全球智能电网联盟”的负责人史蒂夫•豪塞尔认为,中国发展重点集中在发电站、变电站和输电线的智能化上;而美国比较注重终端消费者管理,比如智能电表、智能家电等,“但未来我觉得两种趋势会融合,并可以互相吸取对方的经验。”
中国的路径选择,与欧洲的远距离输送清洁能源有相似之处。不过,欧洲采用高压直流,而国家电网公司采用的是特高压交流;欧洲远距离输送更多的是可再生能源,而国家电网公司远距离输送的是“大火电、大水电、大核电和大可再生能源”。
中国电科院高工苗新认为,国际上正在形成智能电网的三极态势,即美加、欧洲和中印三种发展类型,“中国正在贡献出自己独特的发展模式。”
“在实施层面,反而是中国走在了前面。”吉林省电力公司总经理张羡崇告诉《财经国家周刊》记者,在欧美,很多发达国家的电力企业正在积极推动技术革新和管理转变,智能电网作为未来发展的新趋势已经毋庸置疑。
在智能电网的建设层面,中国并没有“迟到”,恰恰相反,国家电网在智能电网方面的一系列工作进展赢得了国际同行的钦羡。
“虽然我们确立了很多智能电网的标准,但产业工作铺展很困难,这一点中国国家电网很让我们羡慕。”7月26日,美国电力公司智能电网部主任爱德华公开表示。
张义斌告诉《财经国家周刊》记者,他们也经常和国外同行探讨学术,“国外许多同行,包括美国的联邦能源监管委员会主席,都对我们非常羡慕。美国那边想做输电方面的研究建设是很难的,因为州与州间、公司与公司间都有着不同的利益,加之物权法,要是想架一条输电线困难重重。”
“比如技术攻关,中国是有组织、成体系地在向前推进;相比之下,国外在这一块就非常零散,因为他们的业主零零散散,不是技术人员想做就能做成的。”张义斌说。
国家电网公司已经将智能电网的发展战略上报国家发改委,而国家发改委方面的消息显示:智能电网已经确定将被写进“十二五规划”。
实际上,目前学界的焦点,并非电网该不该智能化,而是中国应不应该大面积上马特高压交流输电线路。
“除了一些技术问题,反对派学者主要是攻击我们垄断,因为我们是企业。”国家电网公司一不愿具名的干部说,“铁道部力推高铁,和国家电网公司力推坚强智能电网有本质的区别吗?”
从 国家电网2009年5月宣布要建设“坚强智能电网”的那一刻起,国内学界就智能电网建设方向的争论,就一直没有停歇。
中国能源网CIO韩晓平在接受《财经国家周刊》记者采访时表示,外国智能电网的核心和前提,是分布式能源系统,是一种分散的、扁平化的电网;而国家电网公司计划的核心是“一特四大”,即“大火电基地、大水电基地、大核电基地、大可再生能源基地和特高压电网”思路。
在业内,国家电网公司和南方电网公司对智能电网的态度也有所不同:国家电网公司主要侧重于输变电,而南方电网侧重于配电智能化。
究竟是什么决定了中国智能电网的抉择?
新旧能源的尴尬
进入新世纪以来,传统能源面临“全球枯竭危机”,而以“水生风光”为代表的可再生清洁能源却无限风光,呈现几何式增长;此外,节能得到了空前重视,被称为除石油、煤炭、水能、核能四种主要能源外的“第五种能源”。
这是一种明显趋势:世界能源格局正从“化石能源为主”走向“清洁能源和化石能源、节能并重”的时代。
从能源分布状况看,中国的传统能源和新能源都面临着严重的地域不均衡现象:无论建设高碳的煤电,还是清洁的水电、风电或者光伏发电,都要进行“乾坤大挪移”。动辄数百万千瓦、数千公里的能源运输,决定了中国智能电网的模式。
2009年全国电源装机容量8.74亿千瓦,其中火电占到74.6%,发电用煤占煤炭消费总量的一半以上。在中国,资源禀赋决定了煤电的绝对地位,这种状况长期不会改变。
然而,中国的煤炭资源分布情况,造成了中国“北煤南运、西电东送”的特殊运输格局,而在输煤输电比例上却明显失衡,比如晋陕蒙的输煤输电比高达20:1,导致铁路运力长期紧张,大量大吨位超载运煤卡车涌入公路,“柴油换煤”,得不偿失。
另外,资源区地方政府对煤炭无法深加工造成的税费流失很有意见。
山西省统计,输煤输电两种方式对该省GDP贡献比是1:6,就业拉动效应是1:2。为此,该省政府提出了“输煤变输电、建设坑口电厂、原煤不出省”的调产政策。
这一切,都要求国家电网和南方电网解决大容量火电、水电的长途输送;因此,电网建设不断朝着远距离、超远距离和超高压、特高压输电方向发展。
以风能、光伏为代表的新能源也面临此种尴尬。
2009年年底,中国气象局公布了中国首次风能资源详查阶段性成果:中国风能开发潜力逾25亿千瓦,其中陆上离地50米高度达到3级以上的风能资源开发量约23.8亿千瓦;但是,一半以上的风能资源集中在内蒙、新疆、甘肃、河北、吉林和江苏。
目前,中国规划了甘肃酒泉、新疆哈密、河北、蒙东、蒙西、吉林、江苏沿海等7个千万千瓦级的风电基地,预计到2020年,七大基地的开发规模将占全国风电开发总规模的68%~78%。
但是,七大风电基地5个位于西部,风电无法就地消化。
“中国智能电网建设不能照搬欧美,应该根据国情,讲究轻重缓急。”国家电网的技术人员透露,欧美等国的负荷增长已经很小,甚至发生萎缩,故而智能电网的重点放在了配电和用电领域。
按照规划,到2020年,中国风电、光伏装机将达到1亿千瓦和2000万千瓦。国家电网能源研究院的一项研究成果显示,如果中国风电仅在省内消化,2020年全国可开发的风电规模约5000万千瓦;而通过跨区联网输送,全国风电开发规模才可达到1亿千瓦以上。
同时,虽然中国陆地每年接受太阳辐射约为1.47万度,折合4.9万亿吨标准煤,但实际最有开发价值的地区,主要集中在西北部的荒漠、沙漠地区以及青藏高原。目前,中国已在这些区域布置了大批光伏电厂。
欧美等国多是别墅式的低层建筑,适合小型化、散布化分布式的清洁电源,这也决定了其智能电网的重点方向:低压配电侧和用电侧。
在以楼房为主要建筑的中国城市,这种开发方式面临着“无立锥之地”的困境;而在中国农村,低廉的收入使得农民根本无力进行此类投资。
可行的,好像只有“建设大基地、融入大电网”发展模式。
但是近期,南方电网公司副总王久玲却逆向思维,提出应把高耗能产业调整区域布局,可以集中至云南西北部,用于消纳云南、藏东南等地区的水电资源,尽量减少远距离、大规模电力传输。
中国能源研究会一位不愿具名的专家告诉《财经国家周刊》记者,中国工业用电占绝对多数,需要大电网、大电源向用户提供充足可靠的电力;而欧美国家的用电量和用电结构都已趋向稳定,工业、商业和居民用电各占1/3;“中国迟早要走向这个方向。商业和居民用电分散性大、能源需求多样性,微网和分布式电源将逐渐成为主流。”
巨头的苦衷
长期以来,对风电和光伏的发展战略,发电企业和电网存在着“一头热、一头冷”的现象。
这是一个技术难题:风和阳光时有时无,带来的直接问题是电力质量很差,电压波动和频率波动过大;而调峰任务则更加繁重,尤其是风电,基本上是“反调峰”:白天负荷大时它不来,晚上负荷小时它拼命刮。
国家电网智能电网研究所所长张义斌告诉《财经国家周刊》记者,欧洲分布式风电发展快的原因之一,是他们普遍配套了小型燃气发电机组,在天然气缺乏的中国,这条路径已被堵死。
西欧风电大国丹麦,风电装机比例25%,但其与挪威建立了巨大的内联电网,主要依靠装机容量9倍于丹麦风机容量的水电调峰,故丹麦风电能100%上网;而欧洲第二风电大国的西班牙国家电力公司,却为把风电送到法国伤透了脑筋:法国电网常常通知其关掉风机,以避免本国电网负荷超载。
针对风、光发电的“调皮”特点,全世界电力部门都绞尽了脑汁。最有效的是大力发展储能技术,其中最成熟的,是配合建设大量“抽水蓄能水电站”。
但是,“抽水蓄能水电站”需要拥有两个不同海拔水库的电站,受地理位置约束极大;在干旱少雨的中国西北部,几乎无从谈起。
目前,风投行业正在积极投入化学储能技术研发,其代表技术为锂电池、钒电池、钠硫电池等等;但其造价高昂、寿命有限的问题尚未解决,大规模应用的经济前景模糊。
业内观点认为,困扰风电、光伏发电发展的核心问题——新能源并网问题,在近期解决无望,除非储能技术突然出现技术革命。
在国家电网采访期间,本刊记者可以随时听闻技术人员对各种电源的好恶。一般而言,他们认为,火电比例大、技术稳定,必定是中国电源结构长期的主力军,但缺憾是污染大;风能、太阳能虽然清洁环保,但因不稳定,属于“垃圾电力”,但这些“垃圾电力”又是最有发展前景的。
“到2020年,我国清洁能源装机将达到6亿千瓦,占全国总装机容量的35%左右。”7月26日,国家电网总经理刘振亚在出席上海世博会期间指出,通过智能电网将有效减少化石燃料的使用,确保低碳经济得以实现。
战略抉择
按照公开资料,美国智能电网和国家电网公司一样,将智能电网的发展分为三个阶段:第一阶段是2009年,各州政府计划并着手发展;第二阶段是2010~2020年,家电设备能通过有线或无线方式远距离操作;第三阶段是到2030年,各种电器设备都能自行控制负荷量,届时全美用电量降幅可达到4%,相当于节省204亿美元电费。
美国“智能电网之父”、“全球智能电网联盟”的负责人史蒂夫•豪塞尔认为,中国发展重点集中在发电站、变电站和输电线的智能化上;而美国比较注重终端消费者管理,比如智能电表、智能家电等,“但未来我觉得两种趋势会融合,并可以互相吸取对方的经验。”
中国的路径选择,与欧洲的远距离输送清洁能源有相似之处。不过,欧洲采用高压直流,而国家电网公司采用的是特高压交流;欧洲远距离输送更多的是可再生能源,而国家电网公司远距离输送的是“大火电、大水电、大核电和大可再生能源”。
中国电科院高工苗新认为,国际上正在形成智能电网的三极态势,即美加、欧洲和中印三种发展类型,“中国正在贡献出自己独特的发展模式。”
“在实施层面,反而是中国走在了前面。”吉林省电力公司总经理张羡崇告诉《财经国家周刊》记者,在欧美,很多发达国家的电力企业正在积极推动技术革新和管理转变,智能电网作为未来发展的新趋势已经毋庸置疑。
在智能电网的建设层面,中国并没有“迟到”,恰恰相反,国家电网在智能电网方面的一系列工作进展赢得了国际同行的钦羡。
“虽然我们确立了很多智能电网的标准,但产业工作铺展很困难,这一点中国国家电网很让我们羡慕。”7月26日,美国电力公司智能电网部主任爱德华公开表示。
张义斌告诉《财经国家周刊》记者,他们也经常和国外同行探讨学术,“国外许多同行,包括美国的联邦能源监管委员会主席,都对我们非常羡慕。美国那边想做输电方面的研究建设是很难的,因为州与州间、公司与公司间都有着不同的利益,加之物权法,要是想架一条输电线困难重重。”
“比如技术攻关,中国是有组织、成体系地在向前推进;相比之下,国外在这一块就非常零散,因为他们的业主零零散散,不是技术人员想做就能做成的。”张义斌说。
国家电网公司已经将智能电网的发展战略上报国家发改委,而国家发改委方面的消息显示:智能电网已经确定将被写进“十二五规划”。
实际上,目前学界的焦点,并非电网该不该智能化,而是中国应不应该大面积上马特高压交流输电线路。
“除了一些技术问题,反对派学者主要是攻击我们垄断,因为我们是企业。”国家电网公司一不愿具名的干部说,“铁道部力推高铁,和国家电网公司力推坚强智能电网有本质的区别吗?”