能源革命對電力工業(yè)發(fā)展的啟示
發(fā)布時(shí)間：2013-10-26 新聞來(lái)源：一覽自動(dòng)化英才網(wǎng)
對能源生產(chǎn)和消費革命內涵的認識
能源生產(chǎn)和消費革命是黨的十八大報告提出的重要戰略思想，是生態(tài)文明建設的重要內涵，是全面促進(jìn)資源節約的重要手段。能源生產(chǎn)和消費革命是長(cháng)期的戰略任務(wù)，代表的是未來(lái)數十年能源發(fā)展的方向和趨勢。能源革命的方向是逐步構建“多能互補、供需互動(dòng)、市場(chǎng)主導、宏觀(guān)調控”的現代化能源體系。
1.多能互補將是我國能源供給方式的重要特征
未來(lái)數十年，能源種類(lèi)多樣化發(fā)展將改變建國60多年來(lái)煤炭、石油、水電等常規能源長(cháng)期占90%以上的生產(chǎn)和消費格局，清潔能源將獲得更大發(fā)展。同時(shí)，各類(lèi)能源間的互補、替代、耦合和協(xié)調將日益深化，主要體現在：
(1)能源生產(chǎn)和供應方式將從集中式大規模生產(chǎn)為主的模式逐步向“集中式供應與分散式就地利用相結合”發(fā)展，規模因地制宜。分布式能源以天然氣和可再生能源為主。
(2)清潔能源對煤炭、石油等高污染能源的逐步替代。間歇性可再生能源的持續規�；l(fā)展，要求傳統能源的協(xié)調配合，不斷提高能源系統的靈活性和接納能力。
(3)能源載體方面，除了天然氣有較大部分可用于原料和終端消費外，其他清潔能源勢必以電能為主要能源載體加以生產(chǎn)和利用，一次能源轉換成電能的比例將穩步提高。2012年，我國一次能源轉化為電能的比重達到42%左右，比2000年提高了8個(gè)百分點(diǎn)左右。
(4)能源生產(chǎn)技術(shù)革命主要體現在清潔能源技術(shù)領(lǐng)域，也包括日益多樣化的能源生產(chǎn)技術(shù)集成和耦合，如風(fēng)水互補、水光互補等。常規能源轉換和利用技術(shù)將漸進(jìn)式改進(jìn)。
(5)傳統能源行業(yè)分割和壁壘將逐步消除，綜合性能源集團成為能源企業(yè)的重要發(fā)展趨勢。
2 .供需互動(dòng)將成為我國能源消費的新型模式
能源革命要求徹底改變傳統能源工業(yè)模式，變千方百計保供應為控制能源需求總量，變以供應側為主導為供給側和需求側高度融合、協(xié)調配合。
(1)間歇性可再生能源的比重不斷提高，將給傳統的能源供需平衡模式帶來(lái)嚴峻的挑戰，迫切要求需求側能夠適應并響應供給側的變化和限制。
(2)我國未來(lái)能源需求總量和增量都很巨大，更需要推動(dòng)需求側能源革命，減少路徑依賴(lài)，摒棄敞開(kāi)口子保障能源需求的供需平衡模式，創(chuàng )建適應供給側承受能力和限制的新型消費模式，充分發(fā)揮需求側在平衡供需、降低能源需求增速等方面的戰略作用。
(3)能源用戶(hù)日益多元化的服務(wù)需求也要求實(shí)現供給側和需求側的雙向互動(dòng)，通過(guò)需求側響應加大用戶(hù)參與力度，也有利于促進(jìn)能源企業(yè)創(chuàng )新商業(yè)模式，還能夠減少供給側(包括生產(chǎn)和輸送)不必要的投資，提高能源系統效率和供給安全。
供需互動(dòng)需要從政府層面和用戶(hù)層面分別組織實(shí)施。其中，用戶(hù)層面的措施主要包括大力支持分布式能源發(fā)展，讓需求側積極參與能源市場(chǎng)和供需平衡，根據市場(chǎng)信號響應上游變化和限制，自主決策能源消費(包括節能)、生產(chǎn)、儲存和買(mǎi)賣(mài)交易。
3. 市場(chǎng)主導、宏觀(guān)調控是能源革命的重要保障
能源市場(chǎng)化和政府能源管理改革是能源革命的關(guān)鍵，最大限度地發(fā)揮市場(chǎng)配置資源的基礎性作用，不斷改革不適應生產(chǎn)力發(fā)展的生產(chǎn)關(guān)系，共同推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費革命。
(1)能源市場(chǎng)化是經(jīng)濟全球化發(fā)展的必然要求。我國將逐步發(fā)展成全球第一大進(jìn)口能源消費國，是各資源出口國的重要目標市場(chǎng)，必然在今后的全球資源配置中發(fā)揮更重要作用。隨著(zhù)我國綜合國力和國家戰略能力的不斷提升，更多地利用國際市場(chǎng)、開(kāi)展國際化經(jīng)營(yíng)成為必然，傳統的替代進(jìn)口等產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路需要揚棄。
(2)能源市場(chǎng)化改革是我國市場(chǎng)經(jīng)濟體制建設的重要內容。要改革基于傳統能源特點(diǎn)建立起來(lái)的現有能源管理體制，逐步向完善的市場(chǎng)經(jīng)濟體系過(guò)度，更多地依靠市場(chǎng)機制而不是行政措施，更有效地為經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展提供安全穩定、價(jià)格合理、清潔高效的能源產(chǎn)品。
(3)能源市場(chǎng)是實(shí)現供需互動(dòng)、提高能源系統效率和安全性的重要基礎和前提。經(jīng)濟杠桿是最大的驅動(dòng)力，能最大限度地調動(dòng)需求側積極性，參與能源市場(chǎng)和供需平衡，提高能源系統效率和供給安全。
將來(lái)，我國能源市場(chǎng)化改革最重要的領(lǐng)域是具有網(wǎng)絡(luò )經(jīng)濟特性的電力和天然氣市場(chǎng)化改革，要充分放開(kāi)競爭領(lǐng)域，強化網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)的政府監管。
多能互補要求以電力作為核心能源載體
1. 電力行業(yè)發(fā)展必須與我國發(fā)展階段相適應
我國仍處于工業(yè)化、城鎮化快速發(fā)展階段，隨著(zhù)生產(chǎn)、流通和消費等領(lǐng)域電氣化深度和廣度的不斷發(fā)展，電能在終端能源消費比重將持續攀升，電力消費增長(cháng)將持續較長(cháng)時(shí)期，這是我國現代化進(jìn)程和社會(huì )不斷進(jìn)步的客觀(guān)要求。
2012年，我國人均用電量約3660千瓦時(shí)，僅相當于發(fā)達國家上世紀八十年代水平，遠低于目前中等發(fā)達國家人均7000～8000千瓦時(shí)的水平。據預測，2020年我國電力需求將達7～8萬(wàn)億千瓦時(shí)左右，是2010年的1.67～1.91倍，這和發(fā)達國家基本穩定的電力需求特征截然不同。發(fā)達國家發(fā)展經(jīng)驗表明，在完成工業(yè)化和城鎮化之后，能源消費有望達到一個(gè)穩定的水平，而電力消費仍將持續增加，展望2050年，我國電力需求可能達到12～15萬(wàn)億千瓦時(shí)。因此，在未來(lái)較長(cháng)歷史時(shí)期，我國電力行業(yè)都將面臨艱巨繁重的發(fā)展建設任務(wù)。
2. 電力行業(yè)必須適應和促進(jìn)清潔能源大規模開(kāi)發(fā)利用和各類(lèi)分布式能源發(fā)展
2012年底天然氣發(fā)電、水電、核電、風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電裝機容量達到3.6億千瓦，位居世界第二，非化石能源發(fā)電裝機超過(guò)3.2億千瓦，位居世界第一。今后數十年，我國清潔能源仍將保持快速發(fā)展態(tài)勢，電力行業(yè)發(fā)展必須順勢而為。
清潔能源大發(fā)展也促使電力供給方式逐步轉變?yōu)?ldquo;集中式和分散式”相結合的模式。要求電力行業(yè)一方面要在集中供應側接入更多的清潔能源，如氣電、水電、核電、風(fēng)電基地等，另一方面更要在需求側和配電網(wǎng)接入更多的分布式能源系統(包括分布式發(fā)電、需求側響應、儲能等)，實(shí)現多能互補、物盡其用、因地制宜的電力生產(chǎn)、輸送和消費格局。
長(cháng)遠來(lái)看，分布式能源的持續發(fā)展必然會(huì )在配電網(wǎng)和零售側形成“多賣(mài)多買(mǎi)”的全新格局，要求建立與之相適應的電力市場(chǎng)。另外，分布式能源對傳統集中式發(fā)電最直接的影響是對電量的爭奪，以德國為例，2012年底光伏裝機達3264萬(wàn)千瓦，基本上都是分布式發(fā)電，平均容量不到30千瓦，占電力消費比重已達4.7%。
供需互動(dòng)要求發(fā)展智能電力系統
供需互動(dòng)的能源消費模式要求匹配電力生產(chǎn)和消費的空間格局和時(shí)間分布，形成有利于資源節約的產(chǎn)業(yè)結構、生產(chǎn)方式和生活方式。電力交易瞬時(shí)完成的特點(diǎn)必然要求發(fā)展智能電力系統。
1 .電力發(fā)展必須匹配電力生產(chǎn)和消費的時(shí)空分布差異
我國電力發(fā)展必須基于一次能源資源與生產(chǎn)力布局不平衡的基本國情，滿(mǎn)足能源大規模、跨區域配置的需要。未來(lái)我國能源生產(chǎn)中心將不斷西移和北移，大型煤電基地、水電基地、風(fēng)電基地等能源基地建設客觀(guān)上要求不斷加大跨區輸電通道建設力度，在全國范圍內配置資源。
不同時(shí)段電力需求和供給能力的差異較大，各類(lèi)電源的發(fā)電成本也各有變化，提供調壓、調頻、調峰等輔助服務(wù)的能力和成本也是不一樣的，以美國PJM電力系統運營(yíng)商的供給曲線(xiàn)為例(見(jiàn)圖1)。因此，電力發(fā)展必須讓市場(chǎng)供需決定價(jià)格、讓價(jià)格引導投資和消費，才能更好地匹配不同電源的技術(shù)經(jīng)濟特性，匹配生產(chǎn)和消費的時(shí)空分布差異。
2. 電力發(fā)展要求電力需求側發(fā)揮更大的戰略作用
電力生產(chǎn)必須時(shí)刻跟蹤、滿(mǎn)足電力負荷的變化，是電力工業(yè)誕生100多年來(lái)形成的發(fā)展模式，為此，電力供給必須千方百計滿(mǎn)足需求、電力供給(包括發(fā)電和輸配電)容量必須按照滿(mǎn)足最大電力負荷的要求設計和建設。隨著(zhù)工業(yè)化、城鎮化和電氣化的不斷發(fā)展，特別是以空調為代表的高峰用電設備的普及，電力系統最大用電負荷持續快速增加，始終超過(guò)用電量的增速，系統峰谷差不斷擴大。
2010年上海電網(wǎng)峰谷差達到1020萬(wàn)千瓦，是2005年的1.48倍，約占最高用電負荷的40%，預計到2015年將提高到45%。2010年華東電網(wǎng)峰谷差接近3500萬(wàn)千瓦，是2005年1.5倍，2000年的2.3倍左右。這是一個(gè)普遍現象，即使是發(fā)達國家也不得不為尖峰負荷建設大量的調峰發(fā)電機組和相應電網(wǎng)設施，美國2000年以來(lái)最高負荷增加了15%左右，約是其供電量增幅的2倍。
這種發(fā)展模式不利于資源節約和環(huán)境保護，不適應生態(tài)文明建設的要求，必須根本轉變。首先，隨著(zhù)電網(wǎng)峰谷差逐年加大，由于我國缺乏足夠的快速調峰機組，大容量高效煤電機組不得不參與調峰使得煤耗和排放大幅增加，機組性能得不到有效發(fā)揮。其次，電力系統供給能力按最大負荷設計，而最大用電負荷持續的時(shí)間有限，導致電力供應設備和系統利用率較低，尤其是靠近終端消費的配電系統。最后，供給側越來(lái)越多不可控電源(風(fēng)電、太陽(yáng)能等)的大規模發(fā)展，也給電力工業(yè)傳統發(fā)展模式帶來(lái)了嚴峻的挑戰，迫切需要電力需求側適應供給側的變化和限制、參與電力平衡、發(fā)揮更大的戰略作用，這也是智能電力發(fā)展的主要著(zhù)眼點(diǎn)之一。
3. 智能電力促進(jìn)需求側能源革命，實(shí)現供需互動(dòng)
智能電力系統的核心平臺是智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)概念的提出已有10余年的歷史，隨著(zhù)信息通訊技術(shù)(ICT)的不斷升級，智能電網(wǎng)的內涵也日漸清晰和明朗化。國外很多智能電網(wǎng)示范項目證明了需求側能夠跟蹤和響應供給側的變化和限制、節省電費、減少尖峰負荷和負荷轉移等，預示出智能電網(wǎng)在供需互動(dòng)、推動(dòng)需求側能源革命等方面的巨大潛力，將給電力系統的運行模式和商業(yè)模式帶來(lái)革命性的變革。本文簡(jiǎn)要介紹美國Gridwise Testbed示范項目(見(jiàn)表1)的主要成果，可以歸納為：①電力用戶(hù)能夠參與供需平衡，跟蹤和響應饋線(xiàn)容量的限制。②每戶(hù)家庭平均比一年前節省了10%的電費，電力用戶(hù)更愿意選擇響應電價(jià)的電力合同。③需求側響應將一年內電網(wǎng)尖峰負荷減少了15%左右;需求側響應和分布式電源一起可將尖峰負荷減少50%。④實(shí)時(shí)電價(jià)用戶(hù)將空調負荷轉移到低谷時(shí)段，進(jìn)行預冷或預熱，避開(kāi)了高價(jià)的尖峰負荷時(shí)段。⑤驗證了各類(lèi)智能電網(wǎng)使能技術(shù)，包括基于互聯(lián)網(wǎng)的信息及控制技術(shù)、響應電價(jià)和頻率信號的智能家電、家庭和建筑能源自動(dòng)管理系統等。自動(dòng)化技術(shù)在需求側響應中起到了關(guān)鍵作用，需求側能夠自動(dòng)根據市場(chǎng)信息決策交易，這也是該示范項目區別于傳統分時(shí)電價(jià)項目的主要特點(diǎn)。通過(guò)“電價(jià)到設備”的實(shí)現，用戶(hù)一旦完成設置，用電設備會(huì )自動(dòng)響應電價(jià)信號而不是始終依靠人為調整。一覽自動(dòng)化英才網(wǎng)
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