北京可望借力城市能源互联网率先实现碳中和
发布者:admin | 来源:中国能源报 | 0评论 | 868查看 | 2021-07-15 13:45:31    

碳达峰、碳中和目标是我国积极应对全球气候变化、努力推动构建人类命运共同体的重大战略决策。作为全国的政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心,北京已于2012年率先实现碳达峰,无论是基础条件具备还是政治担当使然,理应在实现碳中和方面率先垂范。作为信息技术和能源技术深度融合的综合能源平台,城市多能互补能源互联网具有清洁能源、信息共享、能源服务、绿色交通等多维价值,是帮助城市实现“双碳”目标的重要手段。建设国际一流的和谐宜居之都,率先实现碳中和,北京建设世界一流城市多能互补能源互联网势在必行。


北京经济社会发展与碳排放增长已“脱钩”


基本建成清洁低碳能源体系。近年来,通过能源转型变革,北京经济社会发展与碳排放增长实现“脱钩”,能源领域实现跨越发展,呈现清洁低碳特征。据统计,2019年,北京天然气、非化石能源等清洁能源消费占总能源消费的比重超过60%。


同时,北京在“十二五”期间实现碳排放峰值(未计入外调电力碳排放),“十三五”期间平原地区基本实现无煤化。可以说,北京基本建成了清洁低碳的现代能源体系,能源发展进入转型速度放缓的新阶段。要率先在全国实现碳中和,北京需以电力为中心,以深化电气化为抓手,加快各领域能源结构深度转型优化的步伐。


需补齐本地可再生能源开发短板。能源结构优化是推进碳中和目标的核心要点,而发展可再生能源是实现能源结构升级优化的关键举措。目前,北京能源结构中可再生能源占比偏低,而本地蕴藏着丰富的可再生能源资源,如太阳能、生物质能、风能、地热等,可通过加装屋顶光伏、建立垃圾发电厂、推进地热资源利用、建设小型风电场等方式进行开发。据相关部门估计,北京新能源和可再生能源开发潜力达5000万吨标准煤。北京要率先在全国实现碳中和,本地可再生能源开发这一短板必须补齐。


能源电力供应依赖外调。首都能源安全关乎国家经济发展、政治稳定,是北京推进能源革命、能源高质量发展的首要前提。北京是典型的能源输入型城市,能源供应严重依赖外调,这使得城市能源系统较难迅速调整能源供需关系。如北京电力以外调电为主,随着外调电力中绿色电力比例增加,城市能源供应保障能力也需进一步提高。因此,提高能源供应保障能力、电力系统稳定性是北京能源可持续发展需要优先解决的问题。


建设城市能源互联网有利于提升首都能源系统保障能力


城市多能互补能源互联网是以电为中心,通过信息技术与能源技术深度融合,实现城市各类能源互联互通、配置优化的综合能源平台。通过能量流与信息流交互,城市多能互补能源互联网可以充分利用电、热、冷、气等不同能源的互补特性,形成一体化、可统一协同调度的城市能源系统,充分发挥不同能源的优势和价值,实现多种能源供需耦合,提高能源利用效率,提升能源系统保障能力。因此,对北京而言,建设世界一流城市多能互补能源互联网具有多重意义:


进一步提高首都能源供应保障能力。城市多能互补能源互联网可实现多种能源信息互通共享,城市能源系统可通过信息反馈及时调整能源供需关系,保障能源供应的安全性。建设世界一流城市多能互补能源互联网能大幅加快多种能源信息互联,充分实现电、热、冷、气等多种能源协同利用,提高能源系统的灵活性,帮助北京解决能源依赖外调带来的不稳定性问题,实现多种能源稳定安全供给,进一步提高首都能源供应保障能力。


深度促进北京能源供给清洁化。城市多能互补能源互联网可以实现多种能源耦合互补,提高城市能源系统的可再生能源比例。北京处于能源发展的新阶段,需进一步发展本地可再生能源,建设世界一流城市多能互补能源互联网将打破源、网、荷、储各个环节间的壁垒,充分发挥电网灵活调度、储能运行等各个环节的特点,平抑风电、光伏等多种可再生能源的间歇性和不稳定性,推进北京能源供给侧结构进一步变革,深度促进北京能源供给清洁化。


加快推进北京能源消费电气化。城市多能互补能源互联网以电为中心,将多种能源转化为电能传输至终端用户。建设世界一流多能互补能源互联网将加大电能替代力度,通过智能建筑、绿色交通等资源挖掘用户的清洁电能消费需求,进一步推进北京能源消费电气化。


助力京津冀可再生能源消纳一体化。京津冀地区有着丰富的可再生资源,但时空差异、可再生能源不稳定性等因素阻碍了京津冀地区可再生能源发展,调峰困难、弃风弃光等问题亟待解决。建设世界一流城市多能互补能源互联网,充分发挥北京电网作为京津冀电网负荷中心的功能,将帮助北京消纳河北丰富的可再生能源,推进京津冀电网可再生能源消纳一体化,促进京津冀地区能源经济协同发展。


北京城市能源互联网建设涵盖供给、传输、消费、存储等多要素


城市多能互补能源互联网是全链条协同的新型能源产业发展形态。北京作为世界级城市,建设世界一流城市多能互补能源互联网要求涵盖更多要素,考虑更多复杂因素。这就要求源、网、荷、储全环节协同发展,实现能源流、信息流和价值流深度融合;电、热、冷、气多能互补,以电为中心和基础用能平台实现各类用能系统深度耦合。因此,北京建设世界一流城市多能互补能源互联网可从以下方面发力:


在能源供给侧,北京应依托先进智能的能源生产技术和发电技术,积极推动可再生能源发电设施建设,同时依托智能通信控制技术,建立不同能源系统之间的网络连接与深度耦合,推进异质能源梯级利用和交互响应,实现多能源系统协同管理,形成电、热、冷、气等多种能源协同互济的能源供应体系。


在能源传输侧,北京应依托直流电网、智能调控等先进技术,加强城市智能配电网、燃气管网、冷热管网等基础设施建设,加快综合能源管廊建设和管网系统智能化改造,构建广泛互联的能源传输系统,推动城市能源传输网络发展,实现多网融合,最大程度适应清洁能源发展需要。


在能源消费侧,北京应持续推动冷热电联产、热泵等基础设施建设,推进现有用能终端设施改造升级,发展智能用电设备,实现能源消费智能化和电气化。同时,加强需求侧响应顶层设计,明确需求侧响应的发展要求和实施路径,加快用户侧信息交互设备建设,挖掘需求侧响应潜力,提高能源系统的灵活性。充分发挥北京冬夏温控负荷高、数据中心负荷高、电动汽车发展基础好等特点,以配电网为入口,以虚拟电厂、用户智能调控等手段为抓手,深度挖掘终端电气化潜力,并以高弹性需求侧促进发电侧高比例可再生能源发展。


在能源存储侧,北京应加快推进储能安全标准体系建设,加快储能规模化发展的顶层设计,明确储能发展规模和布局,其中推进分布式储能有序管理、科学调度是关键。新能源汽车作为一种分布式储能装置,是优质的灵活性资源,通过应用有序充放电等科学管理模式,提高电力系统稳定性,实现源、网、荷协同发展。同时,氢能是长时大容量储能的重要载体,也是城市公交车、重型卡车去油化的重要选择,北京应发挥人才优势和研发平台优势,在氢能终端利用技术研发与示范、绿氢储运加注基础设施布局与规划方面早谋划,力争成为绿氢终端利用技术创新中心和先行者。


注:本文作者供职于华北电力大学。

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