受化石能源資源有限性和氣候變化等環(huán)境問(wèn)題的影響，加快開(kāi)發(fā)利用可再生能源已成為國(guó)際社會(huì)的共識(shí)。可再生能源具有資源潛力大、對(duì)環(huán)境影響小并可永續(xù)利用的特點(diǎn)。但同時(shí)還具有能量密度低、存在間歇不連續(xù)等問(wèn)題。
如何破解可再生能源的不連續(xù)性與能源需求連續(xù)性之間的矛盾，這是推動(dòng)可再生能源大規(guī)模發(fā)展的核心問(wèn)題。為了不斷擴(kuò)大可再生能源的利用規(guī)模，在加強(qiáng)科技創(chuàng)新、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，必須轉(zhuǎn)變思路，加快建立適應(yīng)可再生能源發(fā)展的政策體系和電力系統(tǒng)。
加快開(kāi)發(fā)和應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，推動(dòng)可再生能源規(guī)模化發(fā)展
促進(jìn)可再生能源規(guī)模化發(fā)展必須解決好兩個(gè)方面的問(wèn)題；一是要把可再生能源轉(zhuǎn)化成符合要求的電力；二是可再生能源發(fā)出的電力必須與用戶(hù)的電力需求相平衡，這是由電力供需的瞬時(shí)平衡特性決定的。可再生能源是自然界客觀運(yùn)行產(chǎn)生的能量，是人為不能調(diào)控的，如風(fēng)能和太陽(yáng)能等，都具有不可控制和間歇隨機(jī)的特點(diǎn)，往往在用電低谷的時(shí)候發(fā)電量大，而在需要用電的時(shí)候又發(fā)不出電來(lái)。
如果要大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用具有隨機(jī)間歇特性的可再生能源，必須采取技術(shù)措施解決可再生能源發(fā)電的不連續(xù)性與用電需求連續(xù)性之間的問(wèn)題。
從目前來(lái)看，加快開(kāi)發(fā)和推廣大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)是促進(jìn)規(guī)模化開(kāi)發(fā)利用可再生能源的重要措施。長(zhǎng)期以來(lái)，建設(shè)的抽水蓄能電站，是目前電力系統(tǒng)中最成熟和應(yīng)用最廣泛的大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)，也是以電站方式管理的儲(chǔ)能技術(shù)。隨著可再生能源發(fā)電比重的增加，僅靠抽水蓄能電站還不夠，還應(yīng)重視分布式儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用。分布式儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，一是在發(fā)電側(cè)，主要是在風(fēng)電和太陽(yáng)能電站內(nèi)配置必要的儲(chǔ)能容量，用于調(diào)節(jié)風(fēng)電和太陽(yáng)能電站的發(fā)電出力特性，使其較好地適應(yīng)用電負(fù)荷變化需要，減少風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電隨機(jī)間歇性對(duì)電力系統(tǒng)的影響；二是在用戶(hù)側(cè)，在包括居民在內(nèi)的所有電力用戶(hù)中，都配置必要的儲(chǔ)能設(shè)施，用于調(diào)節(jié)用電的不平衡性，使用電特性盡可能做到平穩(wěn)，以減少用電變化對(duì)電力系統(tǒng)的影響。
可以設(shè)想，今后每個(gè)電力用戶(hù)包括家庭電力用戶(hù)都是一個(gè)可獨(dú)立運(yùn)行的電力系統(tǒng)，它的電源就是儲(chǔ)能設(shè)備，如各類(lèi)電池等，它與大電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，在用電負(fù)荷低谷時(shí)可向儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行充電，在用電負(fù)荷高峰時(shí)段儲(chǔ)能設(shè)備可為用戶(hù)提供電力，使用戶(hù)的用電特性盡可能平穩(wěn)，特別是在發(fā)生故事時(shí)還可以獨(dú)立運(yùn)行，能有效提高電力系統(tǒng)供電的安全性和可靠性。這實(shí)際就是智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。
這種設(shè)想在電力系統(tǒng)中配置儲(chǔ)能設(shè)施的做法，必須建立在儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的基礎(chǔ)上。目前，還沒(méi)有可以大規(guī)模推廣應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)，這是今后需要努力攻克的技術(shù)，同時(shí)也蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展商機(jī)。
更新觀念推動(dòng)轉(zhuǎn)型，構(gòu)建以可再生能源為主的能源體系
在目前全球每年160多億噸標(biāo)煤的能源消費(fèi)總量中，90%為煤炭、石油、天然氣等化石能源。以化石能源為主的能源供給體系在為人類(lèi)帶來(lái)空前文明的同時(shí)，也帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)，除了化石能源資源問(wèn)題處，最主要的就是氣候變化問(wèn)題。
理論和實(shí)踐都證明，氣候變化與人類(lèi)活動(dòng)密切相關(guān)，特別是與化石能源大量燃燒排放的二氧化碳等溫室氣體有關(guān)。因此，世界各國(guó)都把開(kāi)發(fā)利用可再生能源作為減少化石能源消費(fèi)、應(yīng)對(duì)氣候變化的重要措施。今后20-50年將是能源轉(zhuǎn)型的重要時(shí)期，轉(zhuǎn)變的目標(biāo)和方向就是由碳含量低的能源替代碳含量高的能源，由可再生能源替代化石能源，并最終實(shí)現(xiàn)由化石能源向可再生能源的轉(zhuǎn)變，進(jìn)入低碳能源或無(wú)碳能源新時(shí)代。
要實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，就必須在發(fā)展思路和管理理念上逐步進(jìn)行調(diào)整。例如燃煤火電的年利用小時(shí)數(shù)問(wèn)題，過(guò)去，我們長(zhǎng)期處于缺電狀態(tài)，火電的年利用小時(shí)很高，有些機(jī)組甚至達(dá)到7000到8000小時(shí)，并認(rèn)為低于5000小時(shí)電力就過(guò)剩了，就不應(yīng)該再建新的電廠(chǎng)了。對(duì)于可再生能源發(fā)電，包括水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電在內(nèi)，其設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)都不會(huì)太高，從目前來(lái)看，水電平均在3000小時(shí)左右，風(fēng)電平均在2000小時(shí)左右，太陽(yáng)能發(fā)電平均在1000小時(shí)左右。特別是受自然特性的影響，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電容量都不能作為有效容量看待，其在電力系統(tǒng)中的作用主要是提供電量，用來(lái)替代火電發(fā)電量，節(jié)約化石能源資源。
如以這樣的觀點(diǎn)來(lái)觀察和思考未來(lái)的電力系統(tǒng)，未來(lái)電力系統(tǒng)的電力負(fù)荷應(yīng)由常規(guī)能源發(fā)電機(jī)組來(lái)滿(mǎn)足，電力系統(tǒng)的用電量由常規(guī)能源發(fā)電機(jī)組和可再生能源發(fā)電機(jī)組提供，并要優(yōu)先利用可再生能源發(fā)電量。隨著電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電量比重的增加，常規(guī)能源的發(fā)電利用小時(shí)數(shù)就會(huì)減少。
由此展望未來(lái)能源系統(tǒng)，應(yīng)是以可再生能源為主體、以常規(guī)能源為補(bǔ)充的能源體系。按目前的技術(shù)來(lái)看，未來(lái)的電力系統(tǒng)，應(yīng)是以核電提供主要基荷，以可再生能源提供系統(tǒng)主要電量，以水電和抽水蓄能電站提供運(yùn)行調(diào)節(jié)，以化石能源發(fā)電為補(bǔ)充，具有智能化特征的電力系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)變，應(yīng)按照這樣的思路和目標(biāo)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和工程示范，積極推動(dòng)能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型。
加快推進(jìn)改革，構(gòu)建利于可再生能源發(fā)展的現(xiàn)代電力系統(tǒng)
目前電力系統(tǒng)主要以集中大型電站為主，電力的流向也是固定的，即發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電經(jīng)升壓后送往用電地區(qū)，再逐級(jí)降壓至用戶(hù)需要的電壓等級(jí)，以滿(mǎn)足用戶(hù)的電力需要。電力系統(tǒng)的特點(diǎn)是發(fā)電站數(shù)量較少，電力用戶(hù)數(shù)量很多，電力系統(tǒng)管理者根據(jù)用電負(fù)荷的需要調(diào)度發(fā)電站，要求發(fā)電站增加發(fā)電容量或減少發(fā)電容量，以保持電力系統(tǒng)的供需平衡，確保電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
可再生能源的特點(diǎn)是資源分布廣，能源密度低，更適宜于小規(guī)模分散開(kāi)發(fā)和利用。比如太陽(yáng)能資源到處都有，都可建太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施，裝機(jī)規(guī)模可大可小；生物質(zhì)資源也很分散，也適宜建設(shè)小型發(fā)電設(shè)施，如目前的沼氣發(fā)電和氣化發(fā)電。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，只要資源和條件允許，電力用戶(hù)未來(lái)都有可能安裝小型發(fā)電系統(tǒng)，在城市的建筑屋面和空閑場(chǎng)地、農(nóng)村的荒山荒坡和農(nóng)民的房前屋后等地方，都可以建設(shè)光伏發(fā)電站。我國(guó)如果人均建設(shè)1個(gè)千瓦的光伏發(fā)電，全國(guó)總計(jì)就會(huì)超過(guò)10多億千瓦，而每千瓦光伏發(fā)電系統(tǒng)僅需安裝幾平方米的太陽(yáng)能電池板。德國(guó)目前的太陽(yáng)能光伏發(fā)電已達(dá)到2500多萬(wàn)千瓦。
可以設(shè)想，今后的電力系統(tǒng)會(huì)像今天的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，電力用戶(hù)都會(huì)安裝必要的發(fā)電設(shè)施，電力用戶(hù)同時(shí)也是發(fā)電商，既可以從電網(wǎng)得到電力，也可以向電網(wǎng)輸送電力，形成以分布式發(fā)電為特征的新型電力系統(tǒng)。
然而，目前我國(guó)分布式發(fā)電受到嚴(yán)重制約。這固然有技術(shù)方面的問(wèn)題，但更多的是政策問(wèn)題和電力管理體制問(wèn)題。
要促進(jìn)分布式可再生能源發(fā)電的發(fā)展，必須在電價(jià)政策和電力管理進(jìn)行改革。一是要明確支持分布式能源發(fā)電發(fā)展的上網(wǎng)電價(jià)政策，形成鼓勵(lì)千家萬(wàn)戶(hù)建設(shè)分布式能源發(fā)電的政策體系；二要形成可再生能源發(fā)電自由上網(wǎng)的電力管理體制，實(shí)施輸電、配電、供電三者利益相分離的管理體制，輸電和配電企業(yè)為公用事業(yè)單位，按過(guò)網(wǎng)的電量收取過(guò)網(wǎng)費(fèi)用，輸送的電量越多，收取的費(fèi)用就越多，得到的利益也越多。把供電環(huán)節(jié)放開(kāi)經(jīng)營(yíng)，鼓勵(lì)有實(shí)力企業(yè)參與供電環(huán)節(jié)的經(jīng)營(yíng)，通過(guò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的方式提高電力服務(wù)水平，形成有利于分布式可再生能源發(fā)展電力管理體制。
國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明，增加可再生能源發(fā)電在電力結(jié)構(gòu)中的比重，從技術(shù)上講是不會(huì)有制約的，不會(huì)因?yàn)榭稍偕茉幢戎卮蠖绊戨娏ο到y(tǒng)的安全運(yùn)行。但增加可再生能源發(fā)電會(huì)在經(jīng)濟(jì)上會(huì)付出更多的代價(jià)，要求電力系統(tǒng)有更多的發(fā)電備用容量，電網(wǎng)輸送能力也要更大些，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更堅(jiān)強(qiáng)些，整個(gè)電力系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)會(huì)降低，電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的要求會(huì)更高，電力用戶(hù)也需承擔(dān)更高的電價(jià)。也就是說(shuō)要開(kāi)發(fā)利用可再生能源，走可持續(xù)發(fā)展的低碳能源之路，需要付出更多的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。
從目前能源技術(shù)和管理來(lái)看，要推動(dòng)可再生能源發(fā)展，必須解決好可再生能源發(fā)電與現(xiàn)代電力系統(tǒng)的融合問(wèn)題，要根據(jù)可再生能源的特點(diǎn)，構(gòu)建適應(yīng)可再生能源發(fā)展的新的電力系統(tǒng)，既要保障電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，又要充分發(fā)揮可再生能源清潔環(huán)保的作用，積極推動(dòng)能源體系由以化石能源為主向以可再生能源為主的轉(zhuǎn)變。 (作者系國(guó)家能源局新能源和可再生能源司副司長(zhǎng)、高級(jí)工程師)