贺克斌院士:建议推进光热商业化,展开风电、光伏与光热等多能源协同发展示范
发布者:Catherine | 来源:能源评论•首席能源观 | 0评论 | 556查看 | 2024-05-15 14:47:22    

在实现“双碳”目标进程中,应如何看待碳中和科技尤其是能源科技的价值,现有碳中和技术发展现状如何?哪些领域最有潜力?


能源评论日前就此采访了中国工程院院士、清华大学碳中和研究院院长贺克斌。他表示,技术创新是实现“双碳”目标的关键支撑,目前碳中和所需的技术中,进入商业化应用的尚不足一半,要加快绿色低碳科技革命,深挖技术潜力,激发绿色发展新动能。


碳中和是科技创新的竞争


《能源评论》:您曾表示,实现碳中和是科技创新的竞争,应推动社会经济发展从资源依赖型走向技术依赖型。对于能源科技和产业发展您有何期待?


贺克斌:实现碳中和将是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,也将导致价值重估、产业重构等,进一步推动技术创新。有专家认为,碳中和目标和能源科技驱动的绿色转型将引领构建全新的零碳产业体系,引发数百万亿元级的投资与产业机遇。


技术创新是实现“双碳”目标的关键支撑。从能源行业来看,全球风、光资源分布相对传统能源更均匀。谁能够更好地掌握、抓取风、光资源,开发并大规模应用风电、光伏发电的领先技术,谁便能提升经济长期高质量发展的能力。


在净零排放和碳中和目标驱动下,我国太阳能光伏、风力发电占比与装机容量将迅速提升。目前以风、光为代表的新能源呈现出从装机、技术到产业链整体都在高速大规模发展的态势,推动了电力系统清洁化、低碳化的转变。研究认为,2024~2030年,是我国实现碳达峰的关键时期,也是电力结构变革的关键时期。预计2030年我国风、光发电装机规模有望达到2200吉瓦至2400吉瓦。


《能源评论》:具体而言,实现“双碳”目标的突破点有哪些,该如何发力?


贺克斌:最核心的突破点是以科技创新为引领,大力发展新质生产力,特别是以“新三样”(电动汽车、锂电池、光伏产品)为代表的新能源产业。


与欧美发达国家相比,我国风、光装备生产具备成本较低、产业链较为完善的优势。为促进新能源领域培育新质生产力发展,建议如下:


一是加快风、光技术研发,推进光热商业化,提高效率并快速降低成本。全面推动风、光制造业及电子芯片研发,实现关键零部件技术上的突破,平衡陆上风电、光伏与海上风电、分布式光伏的发展。


二是着力发展“风、光+”储能、制氢、短期预报等配套技术及平台,并展开风电、光伏与光热等多能源协同发展示范。推进跨区域电力传输和电网建设。制定智能短期风、光发电预报技术和平台,通过增强地球系统建模、数据共享与资源投入,智能化处理风、光发电波动性。


三是广泛开展风、光发展对生态影响的研究,加速环境友好的新工艺、新材料研发,建立生态友好型风、光利用技术。加强管理细则以降低集中式风、光电站对生态环境的影响。提升风、光材料回收技术,形成符合标准和规范的回收产业链。


《能源评论》:您多年来一直从事大气污染防治方面的研究工作,您认为如何将碳减排技术和大气污染防治技术融合形成合力?


贺克斌:大气污染物防治技术和二氧化碳减排技术同根同源。调整能源结构本身就既减污也降碳,比如,现在的烟气捕集技术可以同时捕集二氧化硫、氮氧化物以及二氧化碳。


所以在减污降碳的技术体系上,一种是结构性的,比如电源结构的调整;另外一种是装备性的,比如电动汽车的研发推广。减碳的技术体系要产生效果需要时间和空间的累积,也需要相互间的搭配组合,比如,在发展电动汽车的同时,发展风电、光电,将清洁电源结构比例逐渐提升,并根据两者发展进程进行匹配,科学安排产业规划。


《能源评论》:您对我国现有的碳中和技术的成熟度如何评价?


贺克斌:碳中和技术包括零碳电力能源技术、零碳非电力能源技术、燃料/原料与过程替代技术等,目前来看,30%的技术仍处于概念/研发阶段,36%的技术处于中试/示范阶段,34%的技术处于商业应用阶段。


未来,在碳中和路径约束下,突破性的技术变革将促使社会经济产业结构和人类活动发生巨变。特别是在储能、氢能和智能等领域,未来还有很多新技术会出来,比如氨的利用就是一个大方向,氨是一个新的能源承载形式,但由它带来的生态环境影响需要关注。


image.png


储能要保底,需求侧待突破


《能源评论》:要平衡大规模的风、光发电的波动性,有哪些技术路线值得期待?


贺克斌:为应对清洁能源的波动性,在储能技术上需要尽快实现突破,这是目前面临的较大挑战。另外,全球共同合作,结合数字化智能化技术,促进风、光资源精准预报也是一个重要的技术方向。


需要明确的是,集中式储能应该说是一个保底方案,电力平衡更应侧重于需求管理,例如虚拟电厂。电动汽车也可以参与虚拟电厂,向电网卖电。假如天气预报未来三天要下雨,光伏电价就可能上涨,车主可以提前把电动车充满电,如果用不完这些电,车主可以在电价高的时候卖出一部分电量获得收益。


《能源评论》:虚拟电厂有哪些从需求侧聚合资源的商业模式?


贺克斌:今年1月,清华大学碳中和研究院发布了《中国碳中和目标下的风光技术展望》,报告提出开展“风光+”技术发展模式的探讨,比如风光热一体化、风光+交通、风光+农业、风光+治沙等,从需求侧来调动风、光发电的有效利用,进而平衡风、光出力的波动性。


仍以虚拟电厂为例,其与电动汽车的融合发展正在各地进行试点,并形成一个新型的供电模式,实现用能储能一体化——通过实施分时电价等市场机制,引导电动汽车车主在风、光资源不足的时候向电网卖电。据测算,一个车主通过这种方式一年可能赚到4000元。这也是解决风、光等新能源发电波动问题的一个非常重要的方向。


《能源评论》:对于需求侧使用新能源的价值和空间,您能否进行量化的分析?


贺克斌:2023年全国非化石能源消费占能源消费总量的比重,比上年提高了0.2个百分点。据测算,可再生能源消费占比每提高0.5个百分点,相当于30多万吨标准煤的能耗被转换成了清洁能源,更具体地说,大约相当于11万北京人一年的用能消耗。


有分析称,我国到2060年城市用电量相比现在会提高一倍,意味着未来40年我国的用电量仍会持续增长,但这个电网消纳的电源结构是以风、光为代表的新能源。虽然目前我们的风、光装机容量已占到总量的1/3,但它们的发电量还远没到这么高。风、光等可再生能源的大规模应用,仍面临许多系统性挑战,包括灵活高效安全可控的电力系统、制氢储能的配套设施、生态友好型的新能源技术,以及更精细化的气象预报系统等。


《能源评论》:您对需求侧技术的未来发展前景如何评价?


贺克斌:应用需求侧技术可以更多地体现韧性调节,未来会有非常大的潜力。比如有些公共建筑的空调关闭二三十分钟,人们体感不会觉得很热,有些家里的冰箱关20分钟影响也不大。如果能通过优化轮流用电的需求响应方式操作,就可以节约电力资源,平抑风、光发电的波动性。


再以建筑光伏一体化技术为例,除了屋顶,建筑的侧立面和窗户的材料也可以开发出有发电功能的产品。我相信在迭代几次以后,未来建筑光伏的发电量会大大增加。


所以对需求侧未来发展的前景,我持乐观态度,相信技术上会有解决方案的。

最新评论
0人参与
马上参与