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能源转型:江苏样板

作者:张越月  沈伟民 来源:能源评论 发布时间:2018-12-23 浏览:

1932年,老家江苏苏州的作家叶圣陶,为上海开明书店出版的儿童课本写下一首诗《风》:

                   “谁也没有看见过风,

                   不用说你和我了。

                   但是树叶颤动的时候,

                    我们知道,风在那了。”

在叶圣陶笔下,自然界的风无法触摸、无法追踪,却总能在不经意间让人发现。变革之风同样如此,在我们尚未注意到它的时候,自我变革已然在不被注意的地方孕育、显现,并逐步形成一股强大的力量。

叶圣陶生长的江苏省,就具备自我变革的基因。

改革开放后,借助经济基础好、技术获取方便等得天独厚的优势,位于太湖之滨、长江三角洲中部的农村地区生发了一种经济模式:依靠自己的力量发展乡镇企业,以集体经济为主,乡镇政府主导企业发展。

1983年,社会学家费孝通在《小城镇再探索》一文中,把这种乡镇企业创造的经济奇迹总结为“苏南模式”。此后,这种模式被很多同样渴望变革的地方所追捧和模仿。

但到了20世纪90年代,苏南模式的短板开始出现:高投入、高产出,却也带来高耗能和高排放。

发现问题后,江苏人开始反思和改变。90年代中期,江苏就尝试开展以节电降耗为目标的电力需求侧管理; 2004年,省经贸委与美国自然资源保护委员会合作开展电力需求侧管理项目;2005年,启动我国首个能效电厂项目建设,涉及建筑空调和照明、工业电机、家用电器等三个方面,总容量达30万千瓦;此后,在制造企业集中的苏州、无锡等地,以节能降耗为根本的能源优化迅速铺开,一场以“转变增长方式,调整能源结构,提升能源效率”为核心、全社会广泛参与的能源转型随即在全省掀起。

2015年,首届国际能源变革论坛在江苏苏州召开。“以电为中心、电网为平台、清洁低碳为方向”的战略被政府和国内外专家充分肯定和认可。自此,能源变革不再是探索和尝试,而是正式升级为战略和行动。

改变要彻底

今天,很多人提到能源变革时,很容易想到能源转型,但两个概念并不完全相同。

所谓变革(revolution),是指一个系统被全盘替代,摒弃旧规则,重建新秩序。它是一种彻头彻尾的改变。而转型(transformation)则指改变某一种形态、或者一种功能,对某部分“查漏补缺”。无论在广度、深度还是力度上,能源变革都要大于转型。

首先,变革的对象是全方位的,它需要兼顾生产端和消费端。

一直以来,不少地方的能源结构调整偏重生产端、轻视消费端。具体表现是在新能源装机上投入甚多,在节能方面花费寥寥。但中德气候伙伴关系及可再生能源合作项目技术顾问马琼英认为,在整体能耗水平不减的情况下,一味增加生产端的投资,从整体回报上看并不划算,有时甚至是浪费。

那么,如何才能兼顾两端?国家发展与改革委员会能源研究所高级研究员韩文科的观点是,消费端关键在于调整消费结构,推动能源消费升级。而供给端则要推动煤炭清洁高效开发利用,同时增加清洁能源的有效供应。

其次,变革的成果是多元化的,冷、热、电、煤、油将形成互补的综合能源体。

细数历史上的技术革命,会发现其最终的效果,就是打破不同领域的边界,促进不同种类的产业实现融合。因此,推进电力和燃煤、油气等领域的融合,创新开展能源综合服务,将是能源变革的必然趋势。

国网江苏省电力有限公司董事长尹积军认为,这种服务应以电为中心、网为平台,充分发挥能源综合转换利用平台作用,整合煤炭、天然气、电力等能源资源,实现能源各系统间协调规划、优化运行、协同管理、交互响应和互补互济。以园区、工业企业、大型公共建筑等为重点,全方位开展能效诊断、节能改造、运行托管等能源增值服务,满足客户对经济效益和环境保护的需求。

再次,变革的途径是接地气的,寻找到适合的发展模式至关重要。

有人曾把中国IT行业的套路总结为:在希望寻求突破性变革时,先习惯去美国寻找一个对标产品。这其实不仅是IT行业的习惯,在能源行业寻求变革时,我们也会从低碳发展典范的国家寻找模板。

模板可以找,引进要三思。中国工程院院士、国家气候变化专家委员会主任杜祥琬曾指出,中国的发展不能盲目效仿低碳国家,而要走一条适合自己的道路。

具体到对象选择上,杜院士认为,对的并不一定是好的。“譬如丹麦在减少碳排放方面一直在全世界遥遥领先,值得中国学习。但基于中国国情,中国的能源变革如果盲目追随丹麦模式,可能会对经济社会的发展造成影响。相比之下,日本等国较为平和的方式更加适合中国。”

策略接地气

但当下,被我们列入变革模板的国家,既不是转型激进的丹麦,也不是策略温和的日本,而是经验丰富的德国。

从上世纪80年代中期至今,德国能源变革方向始终十分明确:大力发展可再生能源以替代化石能源,力争在2050年实现以可再生能源为主的能源结构。

表面看,德国模式似乎更偏重生产端,实则不然。在德国国际合作机构(GIZ)发布的《德国城市转型经验汇编》中,只有30%的城市位于可再生能源丰富的北部,70%的城市位于南部和西部的发达地区,且几乎全部是能源缺乏的负荷中心。

德国的转型城市方向充分证明一个观点:只有出现需求、才有动力变革。最容易出现能源变革的地方往往符合以下特征——经济发达、资源缺乏、能源需求偏大。在国内各省份里,江苏的地理、能源和经济状况,几乎完全符合。

江苏曾经是中国东部沿海地区的主要煤炭生产地,从清朝末年开始,这里就有了煤炭开采。正得益于徐州地区的丰富资源,江苏有机会率先发展制造业,这也为其“工业大省”的标签奠定了基础。

早在2000年左右,徐州煤矿就已步入资源枯竭期。据专家预计,江苏全省可供安全开采的煤炭资源将在10年左右开发殆尽。而当前,火电在总发电量的比重超过70%。

煤炭没有,工业增长却没停。根据国家统计局发布的数据,2018年上半年江苏第二产业增加值20171.2亿元,占比45%,以装备制造为主的规模企业数量超过1000家,比同处东部沿海的浙江多出整整1倍。

电力数据也证明了工业上涨趋势。根据国网江苏省电力有限公司发布的数据,2017年,江苏省新增申请用电报装容量比上年增长10.6%,其中大工业生产申请量增长23.0%,这意味着,工业经济增长动力已经由弱重新转强。除了第二产业,第三产业和居民消费的用电量在2017年也保持快速增长的态势。

但“能源禀赋小省、经济总量大省”的基本省情,又决定了江苏不可能持续大规模建设电厂。因此,只有脱胎换骨地改变能源供应思路,才能满足不断增长的需求。

从2009年起,江苏开始探索大规模、远距离、高效率输电,逐渐形成了“以特高压为引领、各级电网协调发展,省内绿色电源建设与省外清洁来电并举”的电力供应保障局面。

至2017年,随着1000千伏淮南-南京-上海特高压交流输变电工程和±800千伏雁淮、锡泰特高压直流输电工程的相继建成投运,江苏已形成“一交三直”特高压骨干电网,支撑了最大2330万千瓦的外电入苏。

目前,国网江苏电力正在加快推动白鹤滩水电入苏工程规划建设,以进一步提高清洁能源入苏比例。

结合本地资源特点,江苏的可再生能源同样发展迅猛。据统计,截至8月底,全省可再生能源装机达2419万千瓦,占全省装机总容量的20.1%,已从数量有限、零星分布的补充能源发展成为规模庞大、地域广泛的替代能源。其中,光伏发电装机由2009年的0.25万千瓦增长到1220万千瓦,风电装机由2006年的1.5万千瓦增长到778.8万千瓦。

潜力在园区

在2017年热门美剧《西部世界》的最后一集,有个细节成为一些国内粉丝的话题——剧中主人公即将建立下一个园区,而候选地就是中国。商业科幻剧的情节设计,或许有收视因素的考虑。但从另一个角度看,过去30多年中,中国产业园区的影响力和知名度已经扩散到全球多地。

2018年年初,同济大学发展研究院发布《2017中国产业园区持续发展蓝皮书》显示,江苏省入选百强榜园区数量最多、且发展强劲。“圈一片土地、布一类工业、发展一批企业”的园区经济,让江苏受益非凡。江苏省海外合作投资有限公司副总经理郝思欢介绍,全省开发区创造了江苏1/2以上的GDP、80%以上的进出口额以及大量就业。

但同时,产业园区普遍存在单位面积工业负荷高、能源资源相对匮乏、生态环境资源稀缺等问题。国网(苏州)城市能源研究院副院长奚巍民认为,园区是能源变革的主战场之一。

2016年,在苏州确立打造国际能源变革发展典范城市后,定位探索城市能源变革驱动城市全面发展和带动国家能源变革高端智库的国网(苏州)城市能源研究院开始研究推进能源变革的落地策略、路径及举措等。两年后的今天,他们的成果已基本形成,即以综合能源服务为核心,在用户和园区两方面实现落地。而率先推进的应是电网技术攻关。

他认为,未来城市能源的电网将将逐步转向交直流并重,以发挥有效利用好本地可再生能源的作用,热网看似重要性不强,但以往在工业园区,大量的余热、蓄热并未得到有效的利用,如果通过热网将这些能量收集并储存、利用,将与电网互为补充,共同发挥作用。

当下,江苏已经为电网的升级做好了准备。

2016年6月15日,国内首套大规模源网荷友好互动系统在江苏电网投运,“虚拟电厂”首先在苏州地区具备了100万千瓦毫秒级紧急控制能力。今年5月28日,该系统三期扩建工程投入试运行,将毫秒级精准切负荷控制能力提升至260万千瓦,实现了全省全覆盖。6月21日,世界最大功率电网侧储能电站项目在江苏镇江投运,项目为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应等多种服务,扩展了源—网—荷—储联合协调控制功能。

2017年12月19日,苏州南部电网500千伏统一潮流控制器(UPFC)工程投运,在世界范围内首次实现了对500千伏电网潮流的灵活、精准控制。

世界电压等级最高、输送容量最大的特高压长距离GIL管廊工程,即将实现隧道贯通,竣工投运将打通1000千伏淮南—南京—上海特高压交流输电工程过江通道,形成华东1000千伏特高压交流环网,改变特高压“强直弱交”结构。

同时,推进建筑节能也是园区能源变革中不可或缺的。

工业园区相当一部分用能负荷,其实都由建筑贡献,特别是对厂房温湿度要求较高的现代工业、现代制造业,高新加工业、电子制造业。因此,需要大力推动新型绿色建筑技术的研究和推广,采用先进的“被动式节能、主动式产能、交互式用能”理念,实现园区建筑能耗大幅下降。

另一项重要的技术智慧化,是数字化、监测、控制等。这些技术将起到调配作用,电网、热网通过这些手段,最终实现综合能源系统的高效运转。

奚巍民说,未来工业园区的能源运转将不是“各管各家”,而是交由综合能源服务公司,让水、电、热、交通和建筑协同发展,实现规模效应,最终更好地参与市场。但他同时强调,在相关机制建立之前,形成市场化运作仍然较为困难。

定制是方向

财经作家吴晓波曾说:“工业4.0推动生产线的柔性化改造,定制化生产的能力不可或缺。”换句话说,要想实现技术变革,定制必然是一个方向。

我们发现,江苏正在推进的能源变革中,技术和市场对定制化的需求已经出现。

在能源变革的目标中,打造源—网—荷—储协调发展的能源系统至关重要。国网江苏电力有限公司董事长尹积军认为,大规模源网荷储友好互动系统可将分散的海量社会可中断负荷、储能资源集中起来进行精准柔性实时控制,提高江苏电网抵御事故水平、清洁能源消纳水平和电网综合能效水平。他表示,国网江苏、电力正拓展可中断负荷资源应用深度和广度,加大储能系统建设规模,应用4G无线专网技术,健全完善商业模式,提升源网荷储互动能力。

这其中,储能又因为在削峰填谷、调节能源供求、提高电力电网系统效率、保证电力电网系统安全等方面具有重要作用,被认为是系统中最关键的环节之一。

2018年上半年,中国新增投运电化学储能项目装机首次出现大幅增长——规模100.4兆瓦,同比增长127%,其中,电网侧储能的装机占比近45%。

但同时,储能安全问题也引发更多的关注。在中关村储能产业技术联盟常务副理事长俞振华看来,储能安全事故的主要原因是锂电易燃,伴随有热失控发生。锂电由于使用的是有机电解液,有热失控及燃烧风险。

而国网江苏省电力有限公司发策部前期处副处长朱寰认为,目前的磷酸铁锂电池主要适用于电动汽车,并非储能电站。从技术路线上看,磷酸铁锂本身没有问题,但供给电动汽车的产品尺寸小,串并联回路多,一旦其中一个电池出现问题,整组电池产品都会有风险。

朱寰建议,降低风险的关键,在于电池厂商能够主动研发,定制出适用于电网侧储能的大电芯电池,以减少回路。同时,定制的产品要特别注意监控系统的打造,使之能够检测到每一个电芯的温度,以便于及时预警。

除了技术层面的需求,满足定制化需求也不可或缺。

国网(苏州)城市能源研究院能源产业与国际合作研究所主任工程师陈辉在过去一年中负责能源变革的用户侧工作。当下,他已经完成了对苏州广电大楼和一家医院的能耗改造方案设计。

与用户接触给他的最深体会是,企业都是随行就市的。因此,他们对于这类改造的态度相当理性。在这样的情况下,要想推动能源变革,一定要解决他们最急迫的痛点。

不同的客户一定会有不同的痛点,有些企业对经济性敏感、有些企业对可靠性敏感,推动变革绝对没有普适性的方式,定制化是必须的。

当下,能源变革仍然还是停留在工业企业、政府机构等大客户。试想,当变革真正进入用户侧,定制的需求将更为复杂。到那时,要想实现更多元的定制,只有基于互联网、大数据等技术支撑的智慧能源系统,才能实现更为广泛的定制化。

成本待降低

定制化虽好,但成本却高,能源的定制化更是如此。

在采访江苏能源变革的过程中,不止一个人对记者表达了类似的观点,总结起来是三句话:一,能源变革是需要代价的;二,初期肯定是亏本去干的;三,亏本去干也是值得的。

但是,能源变革不一定都是亏本的生意。

譬如德国。开始能源转型后,德国对可再生能源和节能产业的投资额始终保持百亿欧元级水平。但很快,德国人发现了回收成本的有效途径:出口。

从20世纪90年代至今,德国成为全球可再生能源利用技术的最大出口国之一。同时,能效技术的出口也保持着全球领先的水平。

另一个途径是用规模降成本,用省钱来赚钱。

仍然看德国。德国本土煤炭资源并不缺乏,但质量好的硬煤早在几十年前就开采殆尽。因此多年来,德国需要从欧洲其他国家进口煤炭等化石能源。但在2013~2014年左右,可再生能源和能效真正实现了节约化石能源进口量。2015年,德国政府曾发布报告,称化石能源进口量已经开始显著减少,所节省的费用可以投入其他经济领域。

需要注意的是,德国的转型已经持续了30多年。这期间,除去不断在技术上争取突破,德国的另一个努力方向是人。他们成功地通过政策鼓励、教育传播,让更多人主动参与到能源变革之中。

众所周知,一个市场形成的前提,是足够的人来参与和互动。因为只有规模效应出现,成本才会降低、技术才能进步。

而要让人参与进来,政府的作用不可或缺。在国内推进能源变革的过程中,政府除了建立相关法律法规,推动技术进步和产业升级,更重要的是加强公众了解和参与能源变革的热情。就像国网江苏电力有限公司董事长尹积军所说,应从国家层面重视和引导,形成“能源革命是社会革命,发展清洁能源全社会受益,全社会也要承担义务”的理念。通过苏州典范城市、同里新能源小镇,积极向世界展示我国能源变革领域最新的理念、最新的技术、最新的工程,传播能源变革“中国理念”。

当下,能源变革的技术难关正在不断被攻克,但只关注技术是不够的。把理念转化为人们的日常,并蔚然成风,才是能源变革推进的真正要义。

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关键字:能源转型 储能

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