我国低成本能源转型现实路径与可再生能源综合系统发展机遇

许洪华 中国科学院电工研究所中国可再生能源学会综合系统专委会2025年03月29日 思考的几个问题 2不同能源特别是太耐能电媒电在未来能源架构及转型过程中的争色定位是什么？ 3，净零碳的00可再生能速的能源体系有可能现吗？ 4我国的能源票赋利用现状及如何保障我国低碳低成本能源转型（转型路径）？ 6如何保障国家的源安全？ 智能电网复能储能电热冷等技术在未来能源架构中的作用是仕么？ 8现有能源系统中在技术与致策机制方面哪些不符合风电太阳能的技术特点和发展趋势？ 9.最值得关注的能领域新的发展机遇是什么？ 个人任职情况 现任 建中国科学院电工研究所研究展研究部主任太阳能发电技术北原童点实验室生任 中中国可再生源学会得合系充专委会主任第届国家碳中和科获意家要院会成员暖科技部200重大项煤美清洁高效利用专家组副组袋4国家战新基金专家委员会专家西青海国家清洁能源能葡部共建专家咨询委员会委员国际能源署光伏系统项国执委会（EAPVPS中国代表 臂任 中国科学院电工研究所副所长中国科学院风能利用重点实验室主任京科诺伟业科技股分有限公司重量长第二届国家能原咨询委庚会委费，第一届创业板专家咨询委员会委员中国可再生自原学会副理重长 基本前提和思路 建未来能源体系风光等提供主要能量成本和资源最相关旦就近利用成本最低 从第一性原理出发风光发电成本如之低颠覆了现有能源系统的一些基本逻辑 保障能源安全前提下技术经济性判断未来发展趋势唯有大势是难以阻挡的 系统全局思维：能源系统最优全社会利益最大 100%可再生能源国家，城市及企业 口139个国家规划2050年前实现100%可再生能源，冰岛，挪威等10个国家电力已经975%100%来自可再生能源 口数百个100%可再生能源原城市，40个城市实现100%可再生能源电力供应 主要内容 我国能源转型的资源条件及面临的主要挑战 我国能源转型的现实路径三中国可再生能源学会综合 四、政策机制建议 我国碳排放总量大 碳中和对能源系统的战略需求 +碳排放占比约90%的化石能源体系转化为低零碳的可再生能源体系 保障能源安全 快速减碳 技术可行，经济性最优 能源革命，巨大机遇 中国科学魂化石能源消费占比80%以上减排压力大锁转型难度高 总体批 可再生能源的波动间歌利不稳定性如何保障能源安全供应风光作为主导能源，其装机容量是负荷的35倍，如何构建能源体系现有化石能源，大电网的巨量流成本 能源转 能源安全 减碳压力 煤炭碳排放占比超60%，碳排放量大 100%可再生能源体系能够保证能源安全吗？ 资源取之不尽用之不竭产业、技术都端在自己手里，领先世界 平时和紧急情洗咖邮种能原体系更安全！ 大一统集中为主的能源体系 分层、分区域构建源网荷一体冷热电联供可再生能源系统，就地消纳，就近协同，远距离输送调剂的能源体系 我国有丰富的可再生能源资源潜力 中国科院 潮风光资源丰富 技术可开发量超过1400亿瓦，已开发量仅0.7% 可开发资源量的7%即100亿干瓦就满足能源需求 赢风光产业规模和技术全球领先 全球80%以上的光伏组件60%的风电装备产自中国 邮风光已成为最便宜能源 风电光伏发电成本已下降至0.1元/Wvh左右 从资源、技术经济性产业发展等方面来看利用风光等可再生能源完全可以满足中国未来能源需求！ 主要内容 我国能源转型的资源条件及面临的主要挑战 我国能源转型的现实路径中国可再生能源学会综合 典型应用场景研究 四、政策机制建议 There are a wide range or scenarios to decarbonise by 2050 whichhighlightstheoverall uncertainty 100%RE电力，为什么欧洲行我们不行？ 我国风光发电量146万亿干瓦时，约占全社会用电量的17.8% 我国近几年煤炭使用量还在增加，风光消纳困难，为什么？ 德国和英国的风光发电量占比分别超过了40%和30%，巴西超过了80% ukElectricitygenerationmixand.carbonintensity.2012-2024 LongdistanceHvDCline:Morocco-UK Costofpowergenerafion,cross-bordertransmission,andbatterystorage 能源领域有不纠结的领域吗？ 可再生能源 风电、光伏：消纳、和化石能源竞争市场份额太阳热发电、生物质、抽水蓄能：发挥调节作用 煤、油气定位、政策 储电、氢能：技术经济性、市场机制 电网：可再生能源消纳 按原有的思路发展出现问题，驱需确定能源转型路线图 中国轩学院沙戈荒外送基地满足碳中和需求吗？经济性如何？ 缺少明确的供需数据支撑 缺之量化的源网荷一体化的仿遵平台和设计软件 缺乏明确的优化技术方案缺少对总体架构和总体技术方案的系统研究 是电力系统还是能源互联网输电还是输氧输气输热 是总体的源，受和中间送端都是一个“源网荷储“还是简单化的就是多能互补的纯源，高压输送和受端单纯的荷？（氧热气） 系统最佳容量配比体化调度还是分离 ■现有煤电的年满发小时数巴经到4000多小时了，还要新建煤电，外送50%煤电对吗？ 现有的分布式光伏，分散式风电的发展模式可持续吗？ 中国学院 配电网支撑10%左有衣衣村安装光伏，电网压力大 要把每个户用系统可观可测可控，可调能做到吗？经济代价多大起多大作用？ 即衣村屋顶光伏潜力巨大当地无法消纳的电力一次输送到更高电压电网和更大范围，能扩大多少分布式光伏装机？ 有更科学经济的方案吗？ 我国氧化碳排放主要从哪里来？ 我国未来能源体系架构 风光主导能源 多能互补源网荷体 绿电绿热绿氢联合驱动 多场景综合应用 罐化石能源作为原料非能源利用，绿实现可再生能源系统的跨季节调节 我国能源转型现实路径分析 煤电满发从4300小时减少到800小时，减碳80%以上减小的电量可支撑风，光20亿干瓦新增装机 煤电灵活性改造与抽蓄、燃气轮机、新型储能技术路线相比技术成本最低 充分利用已有煤电装机进行灵活性改造+储热+抽蓄：可支撑风光装机100亿干瓦活件酒节器 煤电+灵活性改造中国科学能源供应的兜底保障 充分利用现有火电转型的优点 保障能源安全技术低成本 现有煤电装机都保留保障紧急状况及极端气候基本供能安全基本不新建煤电机组新建的主要考虑调节能力，小锅炉车储热十大发电机 全国完善布局、节约成本 已有发电装备及技术，人员电网体系：土地从30-100%灵活调节到100%可再生能源可分段分别改造 和现有电力体系有机融合 大规模储热调节，惯性及电量 构建RE体系主要的技术需求和挑战？ 保障能源安全 能量平衡及电功率即时平衡 RE波动性、间欧性、随机需要大天增加灵活性调节、系统韧性 能源系统事构及技术融合 就地就近和远距输送的融合分区、分层及其之间的融合多能互补冷热电联供源网荷体日内、日间、季节间的能量平衡和调度 写技术发展居相适活应的三政策机制客改变备块分割的管理机制和架构 以可再生能源为主体最需解决的现实需求是什么？ 如何解决？中国可 玉树为例风光资源与负荷特性 风电出力冬春季大夏季最小 光伏出力：夏季出力较小 电力需求高峰在冬季，1月份最大 按装机容量为蜂值负荷1.5倍测算： 风光出力仪在7月份满足负荷需求在1/2月份出力仅为负荷的约40%10/11/12月份出力约为负荷的约170% 负荷季节差及可再生能源资源逆向分布 可考虑的措施 节能：降低供暖用能 东西区域调节？ 储生物质能调节：热+电再生能 跨季节储热供暖 氢能及其它长时储能 中国科学煤电+灵活性改造能源供应的兜底保障 煤电的发电小时数加速降下来为可再生能源发展腾出电量空间同时给与煤电调节电价使之盈利 邮现有的煤电装机都要保留，为我国能源安全提供兜底保障 不要再新建的煤电机组 畅煤电机组干储热+弃风弃光灵活性改造 中国能源转型的现实路径煤电支撑低碳低成本能源转型 中国纤学院多能互补可再生能源外送基地需要什么样的煤电？ 提供电和热的调节能力电量是次要的 一是否有可能用现有10%的煤电装机20%的发电量，完全支撑同样容量的风光装机？ 10万kW锅炉+100万kW发电机+10h储热，实现目标！并支撑多风光装机30%以去掉电化学储能 绿氢值得期待研究其技术经济性 中国纤泾院 非能源利用 RE+绿氢+高载能能源系统负荷响应（制、储） 现在意义的弃风弃光制绿氢跨季节使用，满足冬天用能 主要内容 我国能源转型的资源条件及面临的主要挑战 我国能源转型的现实路径中国可再生能源学会综合 典型应用场景研究 四、政策机制建议 全应用场景分析 全场景分析 区域：西部、中东部、边远农牧区 集中分布式 广陆上海上 电网支撑自给自足 电网未端、无大电网、边远海岛 区域分布和发展模式研究 分区域：西部、中东部、边远能源开发、利用、运行多模式研究 奥型应用场景研究 可再生能源和高载能产业结合 高比例可再生能源多能互补及源网荷储一体化钢铁工艺流程电热画耦合运行与协同控制 靓夏城100%可再生源系统 一建设冷热电联供的100%可再生能源系统零碳更经济 国乡村振兴边远农牧区 可再生能源和节能建筑结台解决用电取暖隆欢事能用能幕求 大规模外送基地（西部和海上 美大是地远钜窝外送和在货尚做进就近开发可再生能源系统的成本熟高就低 园区建筑等典型场景可再生能源综合系统 利用分布式可再生能原解决园区，建筑的冷热电用能需求，实现区域100%可再生能原供能 风光助力唐山市钢铁绿色低碳转型意义重大 ■现有技术：2022年唐山钢铁电量769亿kWh100%绿电替代可节约成本229亿元 唐风光可开发量！3770万kW ■风资源可开发量：陆上320万kW海上1670万kW 太阳能资源可开发量1780万kW 美纯氢冶炼/电炉炼钢技术按124亿吨产量计算年用电量3149亿kWn带动周边亿kW风光就地消纳 铁化联产低碳低成本区域综合能源系统示范 绿氢与铁化联产深度融合-绿氧提供原料及储能手段降低CO2排放消纳风光，更易示范 现有规划数据中心行业绿电替代助力碳减排 藕原云谷一内蒙古算力核心区 经认定的数据中心企业参与电力多边交易电价×0.29-0.30元zkWh 按100%绿电替代测算：2025年：年均电费成本降低17.4亿元支撑风电新增装机1000万kW 图按目前30%绿电率测算绿电100%替代到2025年降低数据中心电耗一氧化碳排放量960万吨/年 我国中东部可再生能源自平衡区域研究 中国科学院 中东部为主的建筑屋顶光伏可装20亿kW以1 原来认为不适宜发展风电的华北平原，风电机组的满发小时数超过2500小时 我国大部分县域可以就地就近实现100%可再生能源有望比现有的能源供应成本明显降低 创新实践 兰考：光伏整县开发：充电桩、储热电热供暖福山东沂水整村屋顶集中型沟渠道路光伏中联数据集团绿电直供 可再生能源综合系统的投资机会建议 惠低碳，低成本源网荷一体冷热电联供可再生能源综合系统典型应用场景示范 可再生能源与高载能行业结合：独立和并网（电热气） 城区/乡镇/村/户工业园区、公共机构居民区等典型应用场景可再生能源综合系统 是域等以可再生能源为主体解决方享 绿电直供 绿电+储热冷：供暖、供冷 绿电：绿氢+储氢就地用氧 ■煤电机组深度灵活性改造：基子卡诺循环的储热发电系统 主要内容 我国能源转型的资源条件及面临的主要挑战 我国能源转型的现实路径中国可再生能源学会综合 典型应用场景研究 四、政策机制建议 近几年五个重要观点 能源不可能三角（经济/安全/环保）完全可能实现 中国的碳中和有望2050年前实现三