世界能源正在全面加快转型,推动能源和工业体系形成新格局,绿色低碳发展提速,能源产业信息化、智能化水平持续提升,能源生产逐步向集中式与分散式并重转变,经济的绿色复苏正在能源、制造、科技和消费等多个领域催生了价值链的重构。
当前,我国正在积极推进“双碳”战略,深入推进能源革命,清洁能源占比显著提升。清洁能源装备作为清洁能源的载体,将在能源革命中发挥重要作用。
建设新型能源体系
2023年召开的中央经济工作会议提出,加快建设新型能源体系,加强资源节约集约循环高效利用,提高能源资源安全保障能力。
在建设新型能源体系方面,中国正加速发展核能、氢能和生物质能。
由中国核能行业协会联合中核战略规划研究总院、中智科学技术评价研究中心共同主编的《中国核能发展报告2024》蓝皮书近日发布。蓝皮书显示,2023年,中国新开工核电机组5台,核电工程建设投资完成额949亿元,创近5年最高水平。截至2023年底,在建核电机组26台,总装机容量3030万千瓦,均保持世界第一。
蓝皮书显示,2023年,中国商运核电机组继续保持安全稳定运行。全年新增商运核电机组2台,数量达到55台,额定装机容量5703万千瓦;全年核电设备平均利用小时数为7661小时,核电发电量4334亿千瓦时,位居全球第二,占全国累计发电量的4.86%,年度等效减排二氧化碳约3.4亿吨。2023年,共有33台机组在世界核电运营者协会的综合指数达到满分,满分比例和综合指数平均值位居世界前列。
碱水制氢、PEM(质子交换膜)制氢、高压气态储氢……近年来,中国氢能产业不断涌现新的技术突破和应用场景,核心技术加速攻关,应用市场不断优化。
国家能源局科技司有关负责人介绍,中国氢能专利位居全球第一,关键核心技术加快突破。目前,中国单氟制氢能力稳步提升,能耗持续下降;35兆帕智能快速加氢机和70兆帕加氢站技术逐步突破,200千瓦以上燃料电池堆逐步投向市场。
“在科技研发、产能建设等多个领域,中国的氢能产业都位居全球第一。”工信部相关负责人表示,接下来要以科研项目为依托,加快工业领域的氢能关键核心技术攻关,加强薄弱环节的技术研发和创新,提升产业整体技术水平。
近日,秦岭腹地首个生物质发电项目——松岩湾垃圾电站在陕西省商洛市商州区建成投运。该电站发电总装机2.5万千瓦,日处理生活垃圾1200吨,年发电量1.2亿千瓦时。项目通过对商洛市商州区、丹凤县等周边区县生活垃圾的无害化处理,实现了生活垃圾的资源化、效益化,其所生产的绿色清洁电能,通过110千伏线路接入了国家电网。
松岩湾垃圾电站是中国发展生物质能的一个缩影。当前,中国生物质能的利用方式主要有生物质发电、沼气和生物天然气、生物质清洁供热、生物液体燃料等,其中生物质发电是最主要的利用方式。截至2023年9月底,全国可再生能源装机约13.84亿千瓦,同比增长20%,其中生物质发电装机0.43亿千瓦。
中国产业发展促进会副会长兼生物质能产业分会会长郑朝晖认为,未来中国生物质能将充分发挥其可再生特性,构建农业—环境—能源—农业的低碳循环可持续发展模式。“生物质来自于农业废弃物,经过能源化和资源化利用,再重新回到农业,反哺农业、农村。”郑朝晖说。
积极发展清洁能源
当前,积极发展清洁能源,推动经济社会绿色低碳转型,已经成为国际社会应对全球气候变化的普遍共识。中国正在顺势而为、乘势而上,积极发展清洁能源,建设新型能源装备。
在东北,国内在运最大陆上风电基地全容量投产发电;西南长江干流,6座梯级水电站组成的世界最大清洁能源走廊全力顶峰保供;东南蔚蓝大海,全球首台超大容量16兆瓦海上风机并网发电……2023年,中国可再生能源总装机突破14亿千瓦,占全国发电总装机比重超过50%,历史性超过火电装机。
以水电为例,2023年,世界最大清洁能源走廊发电量就超2760亿千瓦时,同比增长5.34%,相当于节约标准煤约8300万吨,减排二氧化碳超2亿吨,可满足超2.9亿人一年的生活用电需求。
世界最大清洁能源走廊由长江干流乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡和葛洲坝6座梯级电站共同构成,总装机容量达7169.5万千瓦。
国际能源署发布的《2023年可再生能源》年度市场报告显示,中国是全球可再生能源领域的领跑者。2023年中国风能新增装机容量比上年增长66%,2023年中国太阳能光伏新增装机容量相当于2022年全球太阳能光伏新增装机容量。报告称:“中国对全球实现可再生能源增加两倍目标发挥着至关重要的作用。”
近年来,中国光伏产业发展迅速并保持国际领先。目前,全球光伏产业近90%的产能在中国;光伏组件全球排名前十的企业里,中国企业占7家。中国企业在降本增效的同时,还加大研发力度,努力攻关新一代光伏电池技术。
中国的风电设备出口也呈快速增长态势。据相关统计,目前全球市场上约六成风电设备产自中国。从2015年起,中国风电设备出口装机容量复合年均增长率超50%。中企承建的阿联酋首个风电项目日前正式投入运营,项目总装机容量117.5兆瓦;中企投资承建的孟加拉国首个集中式风电项目也在前不久并网发电,每年可为当地提供1.45亿千瓦时的绿色电力……中国在实现自身绿色发展的同时,也为更多国家发展可再生能源提供支持,助力实现全球气候目标。
能源电子产业的融合升级,也为中国的绿色低碳发展提供了新方案。
天台上绿草如荫,透光薄膜光伏组件在防晒又不影响楼下中庭采光的同时,源源不断将太阳能转化为电能,为核心办公区供电;一楼停车场,“车网互动”标牌映入眼帘,新能源汽车可在此将车载闲余电能返送电网……
近日,在广东省深圳市的南方电网深圳福田供电局,记者走进了一栋楼龄近“40岁”的建筑,这里是南方电网首个集新型能源技术、数字化平台于一体的近零碳排放示范区。通过“光储直柔”、车网互动、超充、碳排放监测管理等技术应用,每年可节约42万千瓦时电,减少二氧化碳排放约189吨,相当于植树1万棵。
“直流电较交流电而言有降低电力传输损耗的优势。我们建设‘光储直柔’新型配电系统,通过复用天台既有的遮阳棚支架搭建光伏,实现绿色用能和直流供电。”深圳供电局电力科学研究院总工程师赵宇明对记者说,光伏自发自用,余电自动储存,夜间通过储能系统再对大楼进行供电。光伏与充电桩、直流空调、直流照明等连接起来,提升光伏发电利用率,直接降低10%的建筑碳排放。
近年来,深圳供电局在做好自身项目建设的同时,全力服务深圳积极打造近零碳项目的落地。
在大梅沙社区,深圳盐田供电局联合相关部门打造碳管理和监控功能平台,动态监控各类排放数据,并推动储能等领域的国家重点研发计划项目成果用于生物圈三号·大梅沙万科中心碳中和实验园区。由深圳供电局新兴业务企业新能院投资建设的光伏发电系统,每年可为该园区提供约90万千瓦时的绿色电能,约占园区电能需求85%。
在深圳北站,深圳龙华供电局定制差异化节能降碳减排方案,在光伏项目建设、规划设计、运维、并网等方面提供支持,助力该站达到降碳40%的目标。
在深圳首个零碳公园——龙岗零碳公园,深圳龙岗供电局针对项目“光储直柔”技术特点,提供电力图纸设计、技术指导等服务,助力公园建成能源监控系统。
加大研发清洁能源装备
“十四五”及以后一段时期,全球能源将加速向低碳、零碳方向演进,水能、核能、风能、太阳能等清洁能源将逐步成长为应对气候变化、支撑经济社会发展的主力能源。根据我国能源产业发展规划,“十四五”期间全国清洁能源新增装机容量将超过7亿千瓦,其中预计新增水电装机容量8600万千瓦、风电装机容量2.1亿千瓦、光伏发电装机容量3.3亿千瓦,直接拉动清洁能源装备市场需求扩大到2万亿元以上,为清洁能源装备产业发展提供了广阔空间和巨大市场。
作为清洁能源开发利用的物质和技术基础,清洁能源装备发展正处于重要战略机遇期,同时也面临着巨大挑战。
清洁能源装备是指发电不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源装备,是绿色能源技术的载体,是为能源工业提供技术装备的战略性、基础性、朝阳性产业,是装备制造业的重要组成部分。
按照《绿色产业指导目录(2023年版)》划分:新能源与清洁能源装备制造包括风力发电装备制造、太阳能发电装备制造、生物质能利用装备制造、水力发电和抽水蓄能装备制造、核电装备制造、燃气轮机装备制造、地热能开发利用装备制造、海洋能开发利用装备制造、非常规油气勘查开采装备制造、海洋油气开采装备制造、新型储能装备制造、燃料电池装备制造、氢能“制储输用”全链条装备制造、智能电网产品和装备制造。
按照能源产业链生态圈划分,清洁能源装备包括“源、网、荷、储”四个方面。“源”包括水电装备、风电装备、核电装备、燃气轮机、太阳能发电装备、生物质发电装备、地热能装备、海洋能装备、燃料电池、清洁高效燃煤发电装备等;“网”包括特高压输变配电装备、智能电网装备、能源互联网装备等;“荷”包括工业节能装备、电能替代装备、充换电装备、新能源交通装备、智能家电等;“储”包括电化学储能装备、机械储能装备、氢气储能装备、热储能装备、压缩空气储能装备等。
技术壁垒和竞争是清洁能源装备发展要解决的首要问题。清洁能源装备产业技术要求较高,涉及多个领域的综合应用。新技术的研发和应用需要跨越电力、机械、材料、控制等多个学科领域,因此需要打破不同学科之间的技术壁垒。清洁能源装备产业的投资规模较大且周期较长,投资的不确定性和风险相对较高,未来可能会影响投资者的信心和意愿。国际市场不确定性因素增加,能源技术开发与合作、能源市场开拓都面临较大的不确定性。因此,要激发清洁能源装备产业的发展潜力,还需在政策和制度层面进行全方位、多维度的努力。
首先,要不断优化清洁能源装备产业结构。目前我国光伏装备和风电装备技术较为成熟,二者产业规模总和占清洁能源装备产业比重超80%,氢能装备仍在发展初期,地热能装备、生物质能装备、海洋能装备等技术较为滞后,总体占比较小。积极优化我国清洁能源装备产业结构可有效激发多种细分产业潜力。
其次,应构建完备的清洁能源装备产业链供应链体系。我国清洁能源装备产业链较为完善,但部分环节仍较为薄弱,应依据清洁能源装备产业基础、特点和长短板,统筹对清洁能源装备产业链上下游进行布局,对供应链前后端进行规划,构建配套完善的产业链。
最后,要加大创新研发力度,突破清洁能源装备产业关键零部件和关键技术。围绕清洁能源装备的发展重点和重大需求,加强基础研发,超前部署前沿技术,加快引领性、颠覆性技术突破,注重产学研用深度融合,共建具有共性技术研发、试验检验、产品检测等一系列功能的创新平台,注重协同创新,加快重大技术攻关突破,加速研发成果转换,在市场上以技术为核心形成竞争优势。
原标题:如何共赴未来“绿色”之约?中国能源“清”装上阵,有“备”而来!