經(jīng)濟增長是大家一直關(guān)心的問題,我們看一下過去世界經(jīng)濟60年的發(fā)展,可以看到經(jīng)濟總體上還是保持了一個平穩(wěn)的3.4%左右的增長,但是也確實有一個長期的向下趨勢。同時世界經(jīng)濟的債務(wù)也是越來越高,從經(jīng)濟的貨幣與產(chǎn)值的比較來看,可以看得出不斷在攀升,這是對我們增長的一種挑戰(zhàn)。
另外一個是環(huán)境的挑戰(zhàn)。環(huán)境和氣候的變化,這里有一個歷史的觀測記錄,從1850年開始到現(xiàn)在,170多年,看到全世界的碳排放不斷在增加,從最初的每年2.2億噸碳排放到現(xiàn)在的323億噸,所以對環(huán)境產(chǎn)生很大的壓力。同時也可以看到,同時期觀測到的地球二氧化碳的含量也是不斷在攀升,從原來的285PPM到現(xiàn)在的409PPM。
下面這張圖可以看出,隨著碳濃度的增加,相應(yīng)的全世界的平均氣溫也在增加,幾乎跟大氣碳濃度水平是同步的,這樣的氣候產(chǎn)生的嚴(yán)重結(jié)果就是天氣災(zāi)害頻發(fā),這是環(huán)境的挑戰(zhàn)。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展,世界的碳排放不斷在增長,中國也因為經(jīng)濟增長,碳排放越來越高。面對這樣的挑戰(zhàn),我們怎么應(yīng)對?國家提出了“雙碳”的戰(zhàn)略。
對此,我們做了研究和推算,下面有一張世界光伏潛力分布圖,可以看出來有幾個比較集中的紅色區(qū)域,屬于光照比較強烈的,其中一塊就位于中國。我們經(jīng)過測算,如果能夠充分挖掘這一塊光伏潛力的話,有可能替代目前我們用的煤炭能源的總量。
另外對幾個不同的可再生能源的比較,光伏潛力應(yīng)該是最大的,差不多是風(fēng)能潛力的1000倍。水力資源現(xiàn)在已經(jīng)利用了其潛力的一半,未來上升空間有限,所以光伏提供了非常大的潛力。
再看新優(yōu)勢,就是技術(shù)進步使得光伏成本大幅下降。在過去的十年,光伏的度電價格降幅超過85%。左圖中每瓦的光伏裝機的價格有一個很大的降幅,然后看右圖中光伏每度電的價格也有了大幅度下降,這也是在幾種不同的可再生能源類別中成本降幅最快的,這樣的話就大大提升了光伏的經(jīng)濟可行性。
同時可以看一下中國的光伏產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。從下面的左圖可以看出來,中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)在全球占據(jù)了很大的比重,包括硅料的生產(chǎn)也是在迅速提升。看右邊這張圖,中國光伏電站建設(shè)成本也是系統(tǒng)性下降,同時顯著低于全球的成本水平。
下面我們談一下,如果經(jīng)過進一步論證,證明光伏能源作為一個可再生能源,有足夠大的規(guī)模可以替代煤炭做能源的基礎(chǔ),我們應(yīng)該怎么轉(zhuǎn)型?下面這張圖上左邊這一半實際上是2000年到2020年整個電力企業(yè)的裝機總量在不斷累積增加,今天大約有70%的發(fā)電還是用火電的技術(shù)設(shè)備。
那么面向未來,我們可以怎么調(diào)整?
這就是一個轉(zhuǎn)型路徑的問題。在這里我們有一個策略,這些煤電既然已經(jīng)建了,那么就讓它在工作壽命期持續(xù)工作,隨著時間推延,每年會有折舊的、退役下來的,那在新增的發(fā)電能力上,就不再做傳統(tǒng)電源的投資,而是把新的投資都集中在光伏類型的新能源,這樣就會每年有一個逐漸等量替換的概念。同時如果有新的經(jīng)濟增長需求,光伏的投資根據(jù)實際情況也可以略微增加,這樣的話就可以用大概20年完成一個自然的能源轉(zhuǎn)型,最終實現(xiàn)用光伏來替代煤炭,實現(xiàn)我們的“雙碳”目標(biāo)。
按照剛才的演進路徑,光伏產(chǎn)業(yè)投資假如從2021年開始,新增的電源都是由光伏裝機來實現(xiàn),那么下面這張圖就展示了未來的20年的一個投資逐漸增加的過程,從開始大概0.25萬億,到后來大概2萬億的年投資,整個全過程完成約20年,總共的投資規(guī)模大概是20多萬億元。
剛才講的是光伏發(fā)電的可能性,但光伏發(fā)電有兩個重要的相關(guān)問題,還需要進一步的論證和研究來解決。這里做了一個基本測算,根據(jù)發(fā)電系統(tǒng),我們現(xiàn)在一年發(fā)電7.6萬億度電,折成每天的話應(yīng)該是210億度,如果換用光伏,即使白天能夠發(fā)這么多,但需要有一個儲電體系以解決晚上用電的需求,儲電大概需要90億度。
如果要儲這么多能量的電,現(xiàn)在有幾個選擇:
一個是最簡單的抽水儲能,有一個估算,如果要建立一個90億度的儲電能力抽水蓄能設(shè)施的話,需要6.2萬億的投資;
一個是鋰電儲能,需要6.8萬億的投資;還有一個是用電解制氫,制氫以后,再通過氫發(fā)電進行存儲和釋放能量的過程;
最后一個是壓氣儲能,投資大概總額也要8萬億左右。
比較下來抽水蓄能、鋰電儲能和壓氣儲能可以控制在8萬億左右,這個價格占發(fā)電系統(tǒng)投資的比例大概是20%左右。從經(jīng)濟的投資測算角度來講,也是占比適當(dāng),不算很高。
除了剛才講的儲電問題,未來還有一個輸電問題。輸電基本上可以盡量利用現(xiàn)有電網(wǎng),但也需要根據(jù)光伏電場的選址情況,增加一些必要的輸電線路。具體的輸電線路的投資測算還需要一些細(xì)節(jié)信息和討論,就不在這里展開了。
總而言之,輸電體系基本上可以最大限度地利用現(xiàn)有電網(wǎng)體系。光伏發(fā)電可重新再造新的電力行業(yè),從發(fā)電到輸電到儲電,基本上是可以解決的,這是非常好的。光伏產(chǎn)業(yè)是一個新的發(fā)展機會,對電力系統(tǒng)來講,也是一個轉(zhuǎn)型的具體案例,能夠從過去舊的、高碳高耗的形式,變成了新能源、低耗的形式。
法騰電力光伏系統(tǒng)解決方案
法騰電力光伏發(fā)電箱式變電站產(chǎn)品是針對光伏發(fā)電的特殊性要求研發(fā)推出的新型升壓設(shè)備。是集升壓變壓器、光伏限流熔斷器、負(fù)荷開關(guān)、低壓開關(guān)柜及相應(yīng)輔助設(shè)備于一體的專用電力設(shè)備。
它將光伏發(fā)電組發(fā)出的0.315kV(或0.27 kV、0.3 kV、0.4 kV)電壓升高35 kV后,經(jīng)35 kV電纜線路向上輸出電能,是光伏發(fā)電系統(tǒng)的理想配套設(shè)備。采用全密封結(jié)構(gòu)達(dá)到表面的防I性、防厚性、防紫外線性,具有體積小,質(zhì)量輕、安裝方便等優(yōu)點。
不難發(fā)現(xiàn),作為旨在架起電網(wǎng)、可再生能源和行業(yè)用電之間橋梁的法騰電力,將為發(fā)展電力所必需的配套基礎(chǔ)設(shè)施貢獻自己的智慧。