高 彥
(內蒙古工大建筑設計有限責任公司,呼和浩特 010000)
清潔能源作為能源、電力系統的新興產業突破口,在我國未來產業布局方面,特別是節能環保方面發揮著越來越重要的作用,優先發展清潔能源已是大勢所趨。
2022 年以來,受國家外部沖突、新冠肺炎疫情沖擊的雙重影響,國際原油的期貨價格一路飛漲,加之我國目前處于能源需求的巨大缺口現狀;導致汽車用油價格一路看漲,很多家庭目前已將目光轉向電能驅動、油電混合動力車型。相信在未來,隨著石油資源的枯竭,清潔能源產業將作為重要輸出口徑,承載著未來生活和各個方面的能源供給。
縱觀國家層面,早在2014 年中央召開的經濟工作會議,就針對目前的能源資源和生態環境的直白闡述:“過去能源資源和生態環境空間相對較大,現在環境承載能力已經達到或接近上限。”未來我國對清潔能源發展將會更加重視,清潔能源愈發成為我國的能源轉型升級發展中不可或缺的重要組成部分。
縱觀內蒙古自治區政府層面,2022 年4 月26 日下午,自治區黨委副書記、自治區主席王莉霞在呼和浩特抽水蓄能電站調研時強調,要遵循自然規律,統籌項目建設與生態保護,充分利用水庫帶來的小氣候條件進行科學綠化,努力實現產業發展和生態改善雙贏。要協同推進源網荷儲,加強抽水蓄能電站建設和儲能裝置應用,促進清潔能源并網消納,全力推動綠色低碳發展。
在強有力的政策支持下,清潔能源產業將作為撬動能源結構調整乃至區域經濟結構調整的重要支點。筆者以內蒙古呼和浩特武川縣為例,依托區域特點,對內蒙古地區清潔能源產業進行了調查研究。
內蒙古自治區武川縣風、光資源豐富而穩定,經測量,風資源離地面10 米高度的年平均風速為6.2 米/秒,30 米高度為7.07 米/秒,50 米高度為7.58 米/秒。風能資源具有穩定度高、持續性好、品質優等特點,有很高的開發和利用價值。光資源的太陽能總輻射1 600—1 650 千瓦時/平方米·年,全年可照時數在3 162 小時左右。武川縣境內水汽較少,大氣透化度好,陽光輻射強度大,光能資源豐富,具有很好的開發前景。同時,武川縣境內建成公用500KV 變電站1 座,220KV 變電站1 座,為風、光、水電的輸出提供了相對便利的電網接入條件。
截至目前,內蒙古自治區武川縣已建風電場11 座,總裝機111 萬千瓦(華能李漢梁風場25 萬千瓦、國電紅山風場20 萬千瓦、大唐黑沙兔風場5 萬千瓦、義合美風場5 萬千瓦、蒙能15 萬千瓦、蒙天風能10 萬千瓦、國龍15 萬千瓦、東方能源5 萬千瓦、風盛5 萬千瓦、山東國風5 萬千瓦、天惠風分散式接入1 萬千瓦);光伏電站2 座,總裝機容量15 萬千瓦(華能風光同站李漢梁光伏電站2 萬千瓦、華能光伏扶貧1 萬千瓦,環聚東房子光伏電站12 萬千瓦)。2020 年風光電發電量達到19.77 億度。清潔能源發展總體勢頭良好。
截至目前,內蒙古武川縣已建風光電企業12 家,裝機容量126 萬千瓦(風電111 萬千瓦+光伏15 萬千瓦),已使用土地面積約469 平方公里。按照上報市發改委武川縣“十四五”期間擬規劃建設的風電、光伏發電基地項目規劃,武川縣劃分為三個區域,區域總面積2 725 平方公里(不包含已使用土地面積),區域一位于縣域內西烏蘭不浪鎮、二份子鄉境內,面積約701 平方公里;區域二位于哈拉哈少鄉、得勝溝鄉、上禿亥鄉、大青山鄉境內,面積1 201 平方公里;區域三位于哈樂鎮、耗賴山鄉、上禿亥鄉、大青山鄉境內,面積823 平方公里。區域內在排除村莊、林地、壓覆礦、耕地、軍事、文物、生態紅線及自然保護區等敏感性因素之后,大約可保障風光電200 萬千瓦項目用地需求。具體實施時須以自然資源局和林草局實勘為準。
此外,建設呼和浩特抽水蓄能電站1 座,裝機容量120 萬千瓦。2020 年為武川縣繳納稅金9 200 萬元,累計繳納稅金4.28 億元。為增加庫容,目前已申報呼蓄電站二期120 萬千瓦項目。
隨著煤炭能源的市場上漲和由其引發的環境問題,國家鼓勵開發利用清潔可再生的新能源。但是目前存在風電、光電“并網難”,使原先產生的新能源輸出受限,造成棄風、棄光現象嚴重,清潔能源項目難以產生更大的經濟和社會效益。所以,消納問題在目前的清潔能源產業發展過程中稍顯突出,也是制約很多發展清潔能源地區的代表性問題。
“碳中和”、“碳達峰”成為目前清潔能源產業發展中的“熱詞”。武川縣相對地域廣闊、資源富饒,發展風光水電等清潔能源優勢明顯。近年來,緊扣“生態立縣、綠色強縣”發展定位,牢記習近平總書記“建設亮麗內蒙古,共圓偉大中國夢”的使命要求,立足能源資源優勢,堅持風、光、電并舉,大力發展清潔能源,為減少碳排放、實現碳中和貢獻力量。
一是要投入大量技術研發費用,國家層面要以火力發電為主轉向發展風電、核電、光伏發電等清潔能源,這對于能源行業發展來說是一次新的技術革命。轉變電網發展方式,可大幅提升電網靈活性和可控性。譬如,加強柔性電網建設,通過區域電網的互聯互通,實現資源優化利用;通過大范圍的風、光、水等互補,提高系統電能的穩定性和資源的利用效率。
具體對于武川縣而言,要發展清潔能源,加強對縣域清潔能源產業規劃和建設力度,在保護生態和充分利用資源的前提下,積極爭取國家、自治區級別風光電建設指標,建成區域性重要的清潔能源輸出基地。
二是碳達峰、碳中和將使當前的電力市場格局重新洗牌,行業格局將發生巨大變化。隨著新能源汽車的市場普及率不斷提高,大規模新能源汽車充放電設施安裝,參與區域性供需互動以及地區性的電網調峰調頻,就有了更大的市場空間。
同時,國家層面應該加強電力供應基礎研究,不斷加強和完善電網支撐能力。隨著清潔能源產業轉型發展,電力供應需要開發更多的新原器件、新裝備,電網的智能化控制水平也需要大幅度提升,因此必須進行基礎性技術的研究與應用,開發人工智能、電力芯片、大功率電力電子器件、電工新材料等,促進電網技術水平大幅提升,提高電網對可再生能源消納和對能源轉型的支撐能力。
實現能源轉型和“碳中和”目標,從清潔能源供給側看,未來可能接近70%的能源將由可再生能源替代,其中水能、核能、風能、太陽能等清潔能源需要轉為電能才能加以利用。從能源需求側看,遠景的能源消費市場大約70%的使用場景將會是電力消費,如交通行業的電動車。因此,電力系統在能源轉型中將起到核心作用。
很多像武川縣一樣的欠發達縣域,城鎮用電量增長緩慢,本地消納能力嚴重不足,給清潔能源生產消納帶來巨大壓力。由于武川縣工業企業較少,本地電力消納市場需求有限,因此,上級政府下一步應該考慮加大產業轉移力度,引進先進技術和優質企業,在縣域內布局建設可持續發展項目及配套設施等優先消納清潔能源電力,增加本地的電力消納能力。
優先推行利用清潔能源的綠色消費模式,拓展電能替代范圍,深挖替代潛力,做好電能替代項目供電服務,通過實施電鍋爐、電磁廚房等以電代柴、以電代煤、以電代油措施,實現終端用能清潔化轉型。
借助輸送通道建設,不斷優化智能電網建設,提高電網發展要素有序和集聚水平,更好消納間歇性電力平臺,確保清潔能源發電優先輸送。在充分考慮用戶、企業與地方政府發展情況的基礎上,將智能電網國家標準規劃到這一區域,所選技術路線應留下足夠的升級空間,為將來循環電力、節能減排提供方便,加快上下游清潔電能配套建設,不斷延伸產業鏈條。
綜合考慮到我國石油和天然氣的對外依賴程度,以及我們所面臨的能源國際環境,必須大力發揮電力系統在能源轉型中的核心作用,電力系統應率先在2050年實現“碳中和”遠景目標。因此建議,通過清潔能源產業規劃、火力發電有序發展等措施優化能源消耗布局,合理控制能源供應開發速度;加強電力中長期交易、清潔能源跨區域市場交易等方面改革,加速電力市場化蛻變,施展市場調節功能;以可再生電力能源配額軌制、清潔能源逐步加大配額軌制、可再生能源法修訂等方面提升政策宏觀輔助,釀成有利于清潔能源消納的體制機制;在火力發電設備改造、自備電廠調峰、可再生能源功率展望等方面拓展側調峰潛力,全面提高電力系統調節能力;從電網匯合和清潔能源跨區域輸送能力、電力輸送通道可再生能源輸送比例、城鄉配電網建設等角度提升電網基礎設施,充分發揮電網資源配置平臺作用;加快構建清潔能源的綠色消費模式,從可再生能源就近有效利用、清潔取暖等角度促進源網荷儲互動,積極推進電力消費方式變革。
整個能源的供給和消費市場轉型,需要依賴不斷的科技進步,促使其向更加節約、高效利用能源方向轉型。目前,美國提出的科技創新領域包括發展智能電網、電動汽車、第四代的核電技術;歐盟各國紛紛將能源互聯網、大型海上風機、高效光伏電池、碳捕獲和封存技術、電動汽車等綠色能源生產及消費技術作為其實現能源低碳轉型的重要手段;日本著重利用核電,進一步提高能源自給率和能效。
我國在發展清潔能源產業方面已經有了發展方向,就是依托統籌優化水電開發利用,穩妥推進核電發展,穩步發展風電和太陽能發電,積極發展生物質能等新能源,有序推進天然氣利用。加快傳統能源清潔高效開發利用。著力解決清潔能源消納問題,增強油氣儲備應急能力。積極發展新興能源產業,推動能源生產消費新模式、新業態發展壯大,實施能源系統人工智能、大數據應用等創新行動,推廣智能化生產、儲運和用能設施。