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双碳政策下,如何构建多能互补的新型分布式综合能源系统

2022-01-10 11:06:30 中国能源网   作者: 中国能源研究会分布式能源专委会主任段洁仪  

双碳目标

习总书记在2020年9月22号第七十五届联合国大会一般辩论上,对全世界宣布了中国在2030年前实现碳达峰和2060年前实现碳中和,且在国内、外的会议中多次提到了中国在双碳目标上的决心。

双碳目标给了分布式能源一个更广阔的舞台和发展前景,同时带来了更多的挑战。目前中国碳排放量约是美国的两倍、欧盟的三倍,欧盟从碳达峰到碳中和需要71年的时间,美国是43年。而中国从2030年碳达峰到碳中和是30年,中国碳中和目标实现的时间轴非常的短,在经济发展和能源转型的压力下,中国面临前所未有的挑战,能源行业也更加面临前所未有的挑战。如何从现在的高碳能源结构向非碳能源结构转变,除了技术问题还面临模式创新问题。

双碳热词

减污降碳协同。2021年,世界卫生组织(WHO)更新了《空气质量指南》,调整了PM2.5的基准值,年限从10微克降低至5微克,下降了50%。而国内关于PM2.5的标准值还是35微克,所谓基准值就是对人体健康有影响的值。要做到这些,必须靠源头治理,仅靠环保末端治理是不可行的。此外,还包含臭氧问题,臭氧是VOC影响结果,臭氧与碳中和更加耦合,关系到人们身体健康、环境保护的大事,所以减污降碳协同是普遍关心的问题。

避免运动式减碳。中国碳中和时间轴非常短,尽管如此其跨度还有漫长的四十年时间。零碳不可能一步到位,必须先立后破,科学有序,要同时坚持美丽中国、经济发展、能源安全以及减碳等原则,最后保证双碳目标达成。

新能源为主的新型电力系统。在建设新型电力系统的过程中,将面临以下趋势:电力装机结构持续向清洁低碳化转型,发电结构新能源发电占比持续提高,终端能源中电量的消纳大幅提升,集中分布并举建立协同可靠的电力生产和供应模式,实现供需互动、多能互补、节约高效的用能用电方式,面向全社会的平台型综合能源电力服务,信息物理融合的智慧电力系统。

“1+N”政策体系。今年,国务院成立了以韩正为组长的双碳领导小组,密集出台了“1+N”政策,其中,“1”是碳达峰碳中和指导意见,“N”包括2030年前碳达峰行动方案以及重点领域和行业政策措施和行动。

未来需要持续优化能源结构、推动产业和工业优化升级、推进节能低碳建筑和低碳基础设施、构建绿色低碳交通运输体系、发展循环经济、推动绿色低碳技术创新、发展绿色金融以扩大资金支持和投资、出台配套经济政策和改革措施、建立完善碳交易市场、实施基于自然的解决方案。

碳中和技术路径

本次大会尽管有碳排放,但通过购买CCER,抵消了整个大会的碳排放,这就是碳中和。即使到2060年,能源系统也不可能是零碳系统,只有局部是零碳,在这种情况下,剩下的非零碳部分将来需要依靠碳汇技术发展,通过碳汇的形式补偿碳排放,实现碳中和。

因此,碳中和的技术路径非常多,能源上游端包括风、光、水、核等非碳能源替代化石能源;能源消费端包括用电力、氢能、地热、余热、生物质能等替代化石能源;碳固存端包括生态建设、碳捕集、CCUS等碳汇技术应用将碳固存在地表、产品或地层中。这些路径是普遍公认的,需要分步骤的发展才能实现碳中和目标。

什么是分布式能源?

从2000年开始,国内开始发展分布式能源,其中以燃气冷热电三联供为主。虽然经过二十年的发展与成长,但直到今天关于分布式能源的定义仍然存在争议。分布式能源的概念是一个国外的舶来品,是电力系统对于集中电源提出来的概念,欧美、日本走的更全面。此前很多新能源公司为电力系统做保障,希望发展大的系统,而我们希望在建筑端发展小的能源系统,因此当时在确定标准时,关于分布式能源规模有多大,一直争论不休。

双碳目标确立后,分布式能源系统的概念需要进一步明确——分布式能源系统是位于用电消费端的、产销一体化的综合能源系统。该系统需要实现和电力系统并网或离网运行,并网时就是分布式综合能源系统,离网运行就是独立系统。在这里,系统规模已经不是主要因素,只要符合这个特征就可以定义为分布式能源系统。

什么是新型分布式能源系统?

新型分布式能源系统与新型电力系统相对应,是位于用电消费端的、产销一体化的、以可再生能源为主的、多能互补的综合能源系统。新型的分布式能源系统概念,需要分布式能源系统与可再生能源耦合,保障可再生能源的消纳,同时为电力系统调峰和反哺。

多能互补的新型分布式能源综合系统,应该是独立且开放的分布式“源-网-荷-储”系统,其能源来源是多种多样的,包括风能、太阳能、生物质能、余热能、天然气三联供等,此处的三联供既可以是天然气三联供,也可以是氢能三联供,或者是生物质气的三联供。储能环节包含储电、储热、储冷等,除了电池储电,还应包括电动车的储电延展模式,以及氢能源的储备。

多能互补的新型能源系统的作用

多能互补的新型能源系统是以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分,也是新型电力系统实现安全可靠供电的补充和保障。同时,它还具有以下重要作用:

•是新型电力系统需求侧管理最有力的支撑(削峰填谷、可中断);

•是保证本地可再生能源应用尽用的平台(太阳能、风能、生物质能、余热、空气源热泵、水源热泵、地源热泵等);

•是供需互动、多能互补、节约高效的用能用电方式;

•是面向电网和用户能源消费的平台型综合能源服务系统;

•是信息物理融合的数字化智慧能源系统;

•是实现碳中和的重要技术路径之一。

新型分布式综合能源系统的特点

新型分布式综合能源系统具有以下特征:

1、近零碳能源系统:可再生能源优先利用、应用尽用;

2、产销一体化:独立的源网荷储综合能源系统;

3、能源产品多样化:电、热、冷、储;

4、能源转换形式多样:绿电、风能、光伏、生物质、地热能、固废、余热等;

5、调节智能灵活:通过储能/气电装置实现灵活卸载负荷并送电上网,是电网的可中断用户;

6、系统安全可靠:系统冗余度高、能源来源多样;

7、节约能源:位于用户端,省了长距离输送的能耗;

8、打破传统的行业壁垒:跨界电力、供热、暖通、建筑、环保、信息、电控等。

发展多能互补新型分布式能源系统的重大意义:

发展多能互补新型分布式能源系统对我国推进双碳目标意义重大:一是能够积累碳资本、争取碳话语权;二是助力国家调整能源结构;三是推动实现节能降耗;四是有利于合理控制能源消费总量;五是有助于完成非化石能源利用目标,2025年占一次能源20%;六是助力建设清洁低碳社会;七是助力实现能源的可持续发展;八是促进保护生态环境。

推动新型分布式能源系统有哪些挑战?

推动新型分布式能源系统还将面临一系列挑战:一是能源消费用户的认知有待提升;二是跨界的分布式综合能源系统设计、建设、运营人才缺乏,综合能源服务商队伍亟待建设;三是多能互补的分布式综合能源系统建设标准亟待健全;四是综合能源服务商的投资、建设、运营的商业模式还有待创新突破;五是新型分步式能源系统与新型电力系统的调度、调节模式需持续探索;六是需因地制宜的拓展新型分步式能源系统的应用路径和应用场景;七是因地制宜发展分布式能源系统的应用路径和场景有待拓展。

此外,政府的引导政策尽管发布很多,但精准度有待进一步完善提高,诸多分布式能源技术、经济瓶颈有待突破。在漫长的40年过程中,我们有大量的工作要做,而且非常紧迫。我希望未来迎接新型分布式能源发展的各种机遇和挑战,期待分布式能源在未来的十年、二十年得到蓬勃的发展。




责任编辑: 张学坤

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