江亿院士:城乡能源系统碳排放核算与减排路径

文章来源:可持续发展经济导刊江亿2022-05-12 13:59

零碳愿景下的能源供给方案

 
这样一来,我们分析得出了下表。为什么非要上一点调峰火电呢?比较了各种各样的模式,从总的经济成本等各方面来看,火电调峰是经济上最合算的方案。
 
关于燃料:调峰火电1.5万亿度电,用4.5亿吨标煤作为燃料,其中1/3的生物质燃料,其他是燃煤燃气,排放12亿吨CO2。调峰火电发电的同时,还能热电联产,全年输出70亿GJ的热量。流程工业用3万亿度电,另外还需要额外的7亿吨标煤的燃料,满足生产过程的需要,排放14亿吨CO2,还输出50亿GJ的热量。
 
轻工业包括机电产品等,这些非流程工业用4万亿度电,还用3亿吨标煤排放6亿吨CO2,还需要70亿GJ的热量,交通消耗2万亿度电,1亿吨标煤的油,排放2亿吨CO2。建筑用4万亿度电,需要50亿GJ的热量,核电一年能出70亿GJ 的热量、1.5万亿kWh核电,调峰火电也能出70亿GJ的热量,加上流程工业的50亿GJ热量,三样加起来输出190亿GJ的热量。需求侧一个是建筑的50亿GJ,一个是非流程工业70亿GJ,加起来共120亿,输出大于需求。考虑到有些余热不是那么好回收,尤其是地理位置相距太远,长途输送经济性有问题,把这些不合适的因素考虑进去之后,这样等于只用不到70%输出的热量就能满足我们对热量的需要了。
 
刚才碳排放加起来是30亿吨,燃料一共需要15.5亿吨,其中我国有10亿吨的生物质能源,现在的秸秆、生畜的粪便加上城市绿化的产物保守计算6亿~7亿吨标煤,还差3亿~4亿吨标煤。已有好几个机构都在研究用芦竹规模种植,一亩产10吨,这样可利用废弃的土地搞点芦竹类的生物质燃料,合起来一年提供10亿吨标煤的生物质燃料。跟15.5亿比还差6亿吨燃料,由燃煤燃气解决,再通过CCS回收CO2,一年回收12亿吨CO2,就能用于化工建材,这样整个大系统就能平衡。
 
按照这个表,可以认为能源侧基本平衡了,也不需要过多的碳汇。要想实现这个目标,就得干这几件事:
 
一是建立新型零碳电力系统,实现电力系统的革命,其中包括改变电源结构和调控方式,这是一个革命性变化。包括电源从现在集中电源改成集中和分布相结合的电源供给,现在电网调节靠电源侧发电机组调节,未来要变成电源和终端联合调节。现在系统是源随荷动,未来通过比较好的储能方式使源和荷之间可以解偶,就成为“荷随源动”或“源荷协同”。可靠性保障的方式,包括分析方法也和现在不一样了,这是电力系统大的变化。与大的变化相应的是要有足够大的储电系统,从而满足风电光电储蓄的需求,这个储电系统单独投资是巨大的,很可能主要部分要依靠电动车电池资源。另外,要实现电力系统大比例的风电光电,这是低密度的能源,粗算一下需要1亿亩土地或空间资源。到哪里去找这样的资源?屋顶资源就是非常好的发展光电的空间资源。
 
第二是要建设带有跨季节储能设施的跨区域热网,以全面协调低品位热量的供、需、储。主要包括三个方面:首先是刚才说的火电出来的热量,什么时候出热?需要电网调峰发电时调峰火电产热,核电则全年持续出热,流程工业得看市场状况决定生产状况,热量产出的时间跟需求热量的时间不同步。这些热源的产生与需求之间在时间上不匹配,核电一年均匀的出余热,建筑采暖冬天才用热,这就得有大规模跨季节储热设施,解决时间上的不匹配。其次,有大规模的热网解决热源产生地与需求地之间地理上的不匹配,再次,还得有多种类型的低品类热量变换器解决热量产生和需求之间参数的不匹配。这三大问题,现在部分问题已得以解决或者也看明白方向了,有些还得努力攻关。
 
另外,刚才说要用好私家电动车电池资源,为配套建立全覆盖的智能有序充电桩,实现“一位一桩”、即停即插,随时让电池在那连接着保持备用的状态,同时促进交通电气化的发展。
 
对建筑来说,以前是节能降耗,让建筑表面发电是以前没有的事,现在就变成非常重要的功能了,用余热供暖,通过建筑连接充电桩,建筑实现柔性用电,这都给建筑赋予了新的重要任务。
 
对交通来说,电气化是头等大事,然后货运结构、货运方式结构的调整,一个是提效,一个是配合电气化解决中国高速路,大量的长途货运大卡车一定不是未来,也不适合电气化。
 
工业涉及到流程的改造、能源结构的调整,对于流程工业来说把余热回收回来用上,对非流程工业来说,通过热源改造不使用化石燃料了,而是从别的地方回收回来的热量为它服务。 本/文-内/容/来/自:中-国-碳-排-放-网-tan pai fang . com
 

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