当前,全球新一轮能源革命正加速演进,世界能源体系深度重塑。风能、太阳能等新能源大规模开发使用,电能连续在工业、交通、修建等终端能源消费领域渗透,再电气化已成为不行逆转的全球化趋势。
再电气化的内在、特征及意义 再电气化是指在传统电气化的基础上,充实使用现代能源、质料和信息技术,进一步拓展电能的使用规模和规模,深度替代煤炭、石油等终端化石能源消费,推动全社会电气化水平再度跃升,并促进清洁能源大规模开发使用,最终实现以清洁能源为主导、以电为中心的高度电气化社会的历程。 这一轮再电气化根植于全球能源加速清洁低碳转型、努力应对气候变化的历程之中,与以往传统工业化时期的电气化历程有本质区别。
清洁低碳电气化。从能源生产环节来看,传统电气化主要依靠煤炭、天然气等化石能源发电来保障电力供应,而再电气化则陪同着风能、太阳能等新能源的大规模开发和使用,体现为清洁能源对化石能源的替代和发电能源占一次能源消费比重的提升。
2018年全球发电能源占一次能源消费比重为34.2%,比2000年提高了2.0个百分点;全球清洁能源发电量占比和新能源发电量占比划分到达58.5%和9.3%,划分比2000年提高了5.6和7.9个百分点。未来随着光伏电池转换效率不停提高、风机大型化生长以及智慧运维技术的应用,新能源发电的度电成本还将连续下降。
预计再过5~8年,新建陆上风电和大型光伏电站的成本将低于在运营的煤电成本,新能源将进入大规模存量替代的高速生长阶段。 深度广泛电气化。从终端能源消费环节来看,传统的用电领域和用电方式主要包罗照明、加工、制造、运输、制冷、通信等方面。再电气历程中,电能的使用规模和规模将前所未有的拓展和深化,对其他终端能源消费品种出现出深度广泛替代的趋势。
2018年全球电能占终端能源消费比重为19.2%,比2000年提高了3.7个百分点。未来随着电能替代技术经济性不停提高和政策尺度逐步完善,工业电锅炉、电窑炉、电动汽车、电采暖等电供能设备将不停推广普及,工业、交通、修建等终端部门电气化水平将连续提升。
另外,随着5G时代的到来,数字经济工业迎来加速生长,数据中心、通信基站等领域的电力需求将保持强劲增长,进一步促进全社会电气化水平提升。 智能互动电气化。
从整个能源系统来看,新能源的大规模接入和用能需求多样化,对提高电力系统运行的稳定性、灵活性和抗扰动能力提出了更高要求。大数据、云盘算、物联网、人工智能、5G、区块链等信息技术的生长,以及与能源电力行业的深度融合,为建设更智能、更宁静的电力系统提供了支撑。未来电力系统发输配用等各环节的智能化水平将不停提升,源网荷之间友好互动能力将显著增强。在电源侧,通过先进传感丈量、可视化、智能控制、大容量储能等技术,实现大规模新能源智能发电与友好并网。
在传输侧,使用智能电网、特高压输电、柔性输电等技术,实现新能源大规模远距离设置和消纳。在负荷侧,应用物联网、智能电表、智慧用电系统等技术,实现用户与电网智能互动及主动负荷需求响应。未来随着再电气化历程的加速推进,电力技术与信息技术的深度融合,电力系统全环节将具备智能感知能力、实时监测能力、智能决议水平,源网荷之间实现高度智能化的协同互动。
再电气化是顺应世界能源厘革潮水、努力应对气候变化和促进人类文明进步的重要战略选择。对于世界而言,再电气化将重构世界能源体系,使世界能源生长挣脱资源、时空和情况约束,实现大规模清洁能源高效开发和使用,推动清洁能源成为主导能源,让人人享有更富足的能源供应、更宜居的生活情况,进而为构建人类运气配合体提供坚强的动力保障。对于我国而言,再电气化与新生长理念高度契合,是深入贯彻“四个革命、一个互助”能源宁静新战略的重要体现。
加速推进再电气化对推动能源生产和消费革命、提升经济生长质量效益、促进生态情况改善、兑现减排答应和降低油气对外依存度等具有重要意义。我国再电气化的生长现状及国际比力 通常权衡一个国家或地域的电气化水平的指标主要有两个:一是发电能源占一次能源消费比重,反映电力在整个能源供应体系中的职位;二是电能占终端能源消费比重,反映经济社会生长对电力的依赖水平。这一轮再电气化以清洁低碳为基本特征,因此增加清洁能源发电量占比和新能源发电量占比,反映再电气化历程的清洁低碳化水平。
新中国建立以来,我国的电气化历程实现了跨越式生长,能源生产侧和消费侧电气化水平、以及电力供应清洁低碳化水平均实现显著提升。2018年我国发电能源占一次能源消费比重到达45.4%,电能占终端能源消费比重到达25.5%,清洁能源发电量占比和新能源发电量占比划分到达36.3%和7.8%。煤电在我国电气化历程中发挥了基础支撑作用,清洁能源发电有效地改善了我国电力供应结构。
在终端部门中,工业部门电气化程序平稳,修建部门电气化水平最高,交通部门电气化生长速度最快。全球电气化水平经由前期快速提升,近期进入平稳生长阶段,蓬勃国家普遍高于生长中国家。近年来,蓬勃国家受经济增长放缓、替代能源竞争力增强、弃核政策等因素影响,电气化历程显着放缓,而我国电气化历程保持较快生长。
现在我国能源生产侧电气化水平已到达蓬勃国家平均水平,消费侧电气化水平已凌驾蓬勃国家平均水平。可是在电力供应结构方面,蓬勃国家电力供应清洁低碳化水平已到达较高水平,我国电力供应清洁低碳化水平仍远落伍于蓬勃国家平均水平。我国再电气化的影响因素和潜力 影响再电气化生长的主要因素有:一是资源禀赋条件。
各国都市基于自身资源禀赋特点举行能源有效开发和使用。二是经济生长水平。各国电能占终端能源消费比重与人均GDP呈显著的正相关关系。三是技术进步和经济性。
技术进步是推动再电气化生长的基础气力,新能源和电能替代技术进步将推动全社会电气化水平连续提升。四是宏观政策取向。我国努力主动应对气候变化,连续推进生态文明建设,将有力推动再电气化历程。我国电能替代潜力庞大,理论可替代潜力达4.6万亿千瓦时,技术可替代潜力达2.4万亿千瓦时。
分部门来看,工业部门随着电能替代技术设备经济性提升和高质量工艺产物需求增加,电气化水平将不停提升。交通部门重点在铁路和公路客运领域快速提升电气化率,航空、航运、公路货运受能量密度限制,电能替代难度较大。
修建部门随着电制冷、电采暖、电热水器、电炊具的不停推广,电气化水平将连续提升。我国再电气化面临的主要挑战 清洁能源生长尚无法完全满足新增电力需求。我国总体还处于工业化后期、城镇化快速推进期,未来电力需求仍有较大的增长空间,特别是随着再电气化历程的推进,全社会用电规模不停拓展,电力需求将保持刚性增长,增速逐步放缓,但增量规模依然可观。
清洁能源虽然生长迅速,但还不足以满足快速增长的电力需求增量。如果再电气化推进速渡过快,就需要新建大量煤电来填补缺口,这在一定水平上违背了清洁低碳这一推进再电气化的初衷。2016~2019年期间,我国电力消费年均增长3267亿千瓦时,而清洁能源发电量年均增长1714亿千瓦时,清洁能源仅能满足52.5%的新增电力需求。 再电气化对电力系统灵活柔性、智能互动、宁静可控提出更高要求。
未来清洁能源不仅要满足电力需求增量,还要满足煤电退出的存量缺口。风电、太阳能发电等间歇性电源大规模、高比例并网,对电网宁静运行、电量消纳提出了挑战。需要增强电网互联、提高灵活调治能力,依托大电网和电力市场,大规模内优化设置能源资源。
另一方面,再电气化促使电动汽车、虚拟电厂、漫衍式能源等交互式能源设施广泛接入,以及综合能源服务等新型需求大量涌现,使得电网负荷预测和潮水控制更为庞大,对电力系统智能互动水平也提出了更高要求。电能替代的经济性和可连续性有待提高。“十三五”时期,我国鼎力大举推进电能替代,在一系列优惠政策的推动下,预计能够完成7000亿~8000亿千瓦时替代电量,但后续深入推进将面临挑战。
在技术层面,电锅炉、电动汽车、热泵等技术正逐步成熟,电能在工业、交通、修建等领域的可使用规模不停扩大,现在仅在航空、航运领域尚未形成较有前景的技术,因此从功效可实现的角度来讲,电能替代加速潜力大。可是,在经济层面,综合思量全寿命周期内投资、运行、维护等成本,电能在住民采暖、工业高温高压热蒸汽、中重型卡车远程运输等场景的应用中,经济性欠佳。从等效热值成原来看,当前电能成本约为燃煤的2.4~4.8倍,极大限制电能替代推进速度,如果计入能源情况成本,电能替代的竞争力将有所提升。
我国再电气化的生长趋势及情景分析 展望未来,我国将在全面建成小康社会的基础上,开启全面建设社会主义现代化国家新征程。我国经济将沿着高质量生长偏向不停前进,能源生产和消费革命加速向纵深推进,新能源技术和电能替代技术的经济性和竞争力不停提升,再电气化将迎来重要生长机缘期。 电力消费连续增长和清洁能源发电规模快速扩张将推动能源生产侧电气化水平大幅提升。未来随着我国经济连续从高能源强度的制造业向低能源强度的服务业转型,加之能效提升政策的实施,我国一次能源消费增速将大幅放缓。
电能作为清洁高效的二次能源,是支撑未来信息社会和数字经济的最重要的能源品种。我国电力消费将保持较快增长,增速显著快于一次能源消费,这将推动发电能源占一次能源消费比重新一轮快速提升。
另一方面,在技术进步和国家政策的推动下,各种清洁能源特别是风能、太阳能等新能源通过转化为电力的方式大规模开发使用,也将促进发电能源占一次能源消费比重进一步提升。预计2035年我国发电能源占一次能源消费比重将到达55%左右。 电能替代深入推进和新兴电力消费快速增长将推动能源消费侧电气化水平大幅提高。
未来随着电能替代技术的竞争力日益增强,超大规模的用电潜力将不停释放,电能将是未来终端能源中增长最快的能源品种,电能占终端能源消费的比重将不停提升,并逐步占据终端用能的焦点职位。工业部门随着自动化、智能化水平提升以及电供能设备技术经济性提高,电气化水平将稳步提升。交通部门随着电动汽车大规模普及以及电气化轨道交通的连续生长,电气化水平将大幅提升。
修建部门随着电采暖、电制冷、电炊具、电热水设备的不停推广应用,电气化水平将连续提升。此外,数字经济工业加速生长,可再生能源发电制氢等新工业不停成熟壮大,将进一步促进全社会电气化水平提升。预计2035年我国电能占终端能源消费的比重有望到达34%左右。
清洁能源由增量替代转向存量替代将推动电力供应清洁低碳化水平大幅提升。未来随着新能源技术的日益成熟、系统灵活性的不停提升和制度体系逐步完善,风电和光伏发电的经济性和竞争力将不停提升。未来风电和光伏发电在全面实现平价上网的基础上,将逐步生长成为比煤电还经济的发电方式,进而推动清洁能源在2030年之前进入大规模存量替代的生长阶段。
这将不仅大幅提升电力供应清洁低碳化水平,同时另有助于推动电力系统供应成本降低。此外,气电、核电和水电将继续保持稳步生长的趋势,也将推动电力供应清洁低碳化水平的提升。预计2035年我国清洁能源发电量占比到达55%左右,新能源发电量占比将到达25%左右。我国再电气化的情景分析 根据我国到2035年基本实现社会主义现代化的目的、加速推进生态文明建设和《能源生产和消费革命战略(2016~2030)》的要求,联合新能源技术和电能替代技术生长趋势,对未来再电气化历程设定两种差别生长情景。
基准情景:该情景描绘了未来我国根据既定时间表和门路图,如期实现社会主义现代化目的。我国经济保持高质量生长,生态文明建设和能源生产和消费革命连续推进,新能源技术和电能替代技术的经济性和竞争力不停提升,再电气化历程沿着当前路径稳步推进,电力供应清洁化转型稳步推进。 加速再电气化情景:该情景描绘了我国在确保完成2035年基本实现社会主义现代化目的的前期下,越发强化生态文明建设,能源生产和消费革命加速推进,再电气化上升为国家战略鼎力大举推进,同时新能源技术和电能替代技术快速突破,再电气化历程加速推进,电力供应清洁化转型快速推进。
在基准情景下,2035年我国电力消费总量将增长到11.4万亿千瓦时左右,发电能源占一次能源消费比重将提升到55%左右,电能占终端能源消费比重将提升到34%左右,清洁能源和新能源发电量占比将划分提升到55%和25%左右。在加速再电气化情景下,2035年我国电力消费总量将增长到12.2万亿千瓦时左右,发电能源占一次能源消费比重将提升到60%左右,电能占终端能源消费比重将提升到40%左右,清洁能源和新能源发电量占比将划分提升到62%和30%左右。
我国再电气化的实施路径 能源生产侧坚持“以电为中心”,加速推进清洁能源电气化,逐步实现对化石能源的增量替代和存量替代。加速集中式规模化清洁能源基地的开发。水电加速建设金沙江下游、大渡河、雅砻江等水电基地。风电加速建设三北地域大型陆上风电基地以及东南沿海地域大型海上风电基地。
太阳能发电加速建设新疆、西藏、青海、甘肃、内蒙古等大型太阳能发电基地。核电加速启动第三代核电项目,确保宁静高效稳步生长。此外,增强输电通道建设,提高跨区输电能力。完善清洁能源生长相关政策体系,严格执行可再生能源电力消纳保障机制,建设健全可再生能源市场化生意业务机制等。
能源消费侧坚持“以电为优先”,广泛深入实施电能替代,努力实现能源消费高度电气化。技术进步是推动电能替代的基础气力。通过加大电能替代技术研发力度,促进电能替代技术快速迭代和成本降低。
加大电能替代实施力度,根据差异化原则科学制定电能替代计划,优化电能替代时序,实施电能替代项目和配电网建设。电能替代较有前景的技术领域有:工业电锅炉、电窑炉应用于工业产物加工工艺历程;电动汽车应用于公路客运和部门短途货运领域;电(蓄)热锅炉应用于修建麋集小区的集中供暖;热泵应用于大型公共修建供热。此外,可再生能源电解水制氢替代化石能源重整制氢也具有生长潜力。
以数字化赋能电力系统,加速构建适应大规模高比例新能源并网和多样化交互式用电需求的新一代电力系统。推动互联网、大数据、云盘算、人工智能等现代信息技术与电力系统深度融合,增强源网荷之间的智能互动,实现更大规模的清洁能源消纳,同时满足越发多样化、交互式的用能需求。电源方面,加速推进智慧电厂建设,各种电源能够自动收罗、智能分析与灵活控制,实现大规模新能源的智能发电与友好并网。
电网方面,突破高电压品级柔性输电、直流电网、大容量海底电缆、超导输电等先进输电和智能电网技术,大幅提升电网资源设置能力、灵活调治能力和宁静稳定控制能力。负荷方面,鼎力大举推广智能电表、智慧用电系统、条约能源治理、需求侧响应等技术和模式,提高终端电能使用效率。
文章泉源:微信民众平台-中国电力企业治理。
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