如何开展生物质供热研究
一、发展生物质能供暖的重要性与可行性
生物质能作为可再生能源重要的组成部分,具有优质、稳定的特点,也是唯一一种能转化为多种形式的新能源,更是一种适合在我国广大农村担当重任的供热形式。在具有资源有优势的县、乡镇、村发展生物质能供暖是因地制宜取暖的具体体现。同时,从原料收集、就地加工转化到就地消费,覆盖50公里的生物质能源圈实现县域循环,取之于民、用之于民,对于美丽乡村建设、增加农民收入、实现碳排放的平衡都具有深远意义。
加之目前生物质原料的收集、储存、烘干技术以及清洁供暖的工艺技术、设备、环保等已都完全成熟,在国家各省市不断出台支持政策的前提下,在县一级乡镇工业园发展生物质能清洁供暖可以说是扬帆起航正当时。
从不同供暖方式的经济性比较看,据我们了解,同样供热面积的前提下,以目前的燃料成本,达到同样的室温,在同样的供暖天数、室外温度、建筑条件下,燃煤取暖成本22元/建筑平方,生物质能25元天然气37元电取暖47元(房间达到标准温度),煤炭及生物质能等余热供暖成本是15元/建筑平方!
此外,国际能源署对生物质能源的定位、发达国家的利用经验以及我国对生物质能利用的成功经验都已经充分证明优先利用生物质能是科学的用能之路。比如,在生物质发电及热电总装机居全国第一的山东,自2017年开始大力开展生物质能推广示范县建设,重点支持生物质热电联产项目,尤其是冬季清洁供暖项目,山东省财政每年给予首批试点的阳信、郓城和泗水三个县2000万元支持资金,并且连续支持三年。
全国人大代表建议南方试点清洁能源供暖,“清洁能源”供暖是利用可再生能源和清洁化能源适宜通过多能互补和冷热联供,发展低能耗、清洁低碳的供暖模式。
一:南方试点供暖建议全国人大代表、华中师范大学教书周洪宇在全国两会上提出“沿长江重新划定供暖分界线”“尽快启动南方供暖问题研究”“加快发展我国南方百城供暖市场”等相关建议,周洪宇教授表示现在北方有集中供暖,但随着人民生活水平日益提高,经济收入增加,南方供暖也是非常必要的,南方城市供暖有利于“改善人民生活品质”,提高人民群众的“获得感、幸福感、安全感”。南方可利用当地的可再生资源(如地热、江水源、太阳能、污水源等)和清洁化能源(天然气、电、工业余热、清洁化燃煤等),适宜通过多能互补和冷热联供,发展低能耗、清洁低碳的供暖模式。
二:清洁能源供暖我国北方的供暖方式主要还是以燃煤为主,北方的冬季长期处于零度或者是零下温度,北方家庭的集中供暖能让百姓避免受寒受冻,有益于社会稳定发展。然而南方的供暖量没有北方那么庞大,随着科技的进步和经济的发展,供暖方式除了燃煤外,社会上已出现了许多利用可再生资源来进行供暖,南方地区常年的日照时间比较充足,这就有利于发展太阳能供暖;南方的河流地域分布宽广而且冬季不会结冰,就可以利用河流落差来产生电能,从而进行发电供暖;南方地区的工业体系发达,也可以利用工业生产过程中的水蒸气或热能进行供暖。
三:南方供暖的必要性与北方的气候不同,南方的气候温度常年都比北方高,只有当冬季受恶劣天气影响,南方才会出现短暂几天的低温天气,而且南方的低温天气不是长期固定的,但当遇到极端低温天气时,很多南方家庭也会购买供暖设备,这就会造成当地的集中用电过度现象,造成一些地区发生“拉闸限电”的现象。但如果能实现利用地热、太阳能、污水能、工业余热来供暖的话,这就能让南方的人民群众可以在低温天气里同样享受到暖气,这无疑是能造福百姓,提高百姓生活幸福感的惠民工程。
一、前言
能源技术的迭代创新推动了全球能源产业的转型发展。作为世界上最大的发展中国家、第一人口大国和第二大经济体,我国还是最大的能源生产国和消费国,能源工业的 健康 发展攸关我国资源、环境和 社会 经济可持续发展。当前,我国能源工业发展尽管已取得显著成就,但面临的问题同样突出:①能源消费总量规模巨大,能源生产和消费结构仍以化石能源为主。2018 年,我国煤炭消费总量约为2.74 109 tce,同比增长 1.0%,占能源消费总量的比例高达 59.0% [1] ,但所占比重持续下降。可再生能源和核能发电量保持增长,但规模化水平依然不足。②油气安全供应形势严峻,2017 年我国首次成为全球最大的原油进口国,2018 年石油对外依存度为 72%、天然气对外依存度为 43% [2] 。③化石能源尚未实现优质化利用,尤其是煤炭清洁高效利用水平仍需大幅提升。发电用煤占比远低于发达国家,大规模煤炭开发利用带来的生态环境问题较为突出 [3] 。④能源系统效率整体仍然偏低。我国单位国内生产总值(GDP)能耗是世界平均水平的 1.4 倍,2018 年火电利用小时平均数仅为 4361 h, “三弃”(弃风、弃光、弃水)电量为 1.023 1011 kW·h。⑤温室气体减排与应对气候变化压力巨大,我国CO2 排放量约占世界总量的 30%,CH4 排放量同样位居世界第一。
在保障国家能源安全的同时,保护生态环境并有效应对气候变化将是我国能源发展面临的长期重大问题。随着未来经济 社会 的发展,传统产业升级和基础设施建设对能源资源的需求依然强劲,我国能源消费总量可能持续上涨,新增能源需求集中在与可再生能源、天然气、核能等相关的新兴产业领域。能源领域新兴产业发展与国家战略需求紧密关联,有助于推动能源生产与消费革命、优化能源结构、助力能源安全、实现温室气体减排和生态环境保护,同时提升国家工业装备制造技术水平、培育经济发展新动能、服务经济 社会 可持续发展 [4] 。
今后 10~15 年以及更长时期,既是我国加快培育和发展战略性新兴产业的关键时期,也是发展绿色低碳产业的重要机遇期。促进能源新技术新兴产业发展,已经成为符合我国发展需求和资源特色的必然选择。现有研究 [5,6] 对我国战略性新兴产业总体发展规律、新能源产业或某一细分能源领域的发展动向与路径选择、战略性新兴产业政策规制等课题进行了探讨,在区域产业集群、战略布局、创新特征、发展模式等方向完成了深入分析。然而对于我国能源领域新兴产业未来发展,特别是产业定位、发展路径与具体举措的战略层面研究,相关内容尚属空白。
本文在界定我国能源新技术特点与产业内涵的基础上,梳理全球能源新技术新兴产业竞争格局的变化趋势与发展态势,研究面向 2035 年的我国能源新技术新兴产业发展方向,特别是“十四五”时期的发展目标与重点任务;明确具体的技术创新发展方向,提出工程 科技 攻关项目、重大工程和示范区建设以及相关政策的建议。
二、能源新技术的特点与产业内涵
(一)能源新技术的特点
能源新技术具有共性特征 [4] :①通过技术原理上的创新,解决所在技术领域发展的制约性问题;②具有优良的技术竞争力或技术优势;③ 以相关成熟技术为发展基础,具有较好的技术可行性;④ 具有较大的降低成本潜力,能结合较高的技术学习率,在技术发展规模迅速扩张的同时使成本随之急剧下降,从而具备与传统技术竞争而占据大量市场份额的能力。基于已有研究的定义 [7] ,本文进一步将能源新技术明确为:不仅涉及可再生能源和核能领域,而且涵括非常规油气资源开发、传统化石能源的清洁高效转化与利用、能源的传输以及终端用能等领域,是具有突破性或颠覆性的能源开发利用技术。
(二)能源新技术新兴产业范畴与定位
作为新兴产业,能源新技术产业的定位需准确反映能源发展的客观规律,符合“推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的国家重大需求,且充分体现能源产业新趋势、新活力和新业态,有效促进绿色低碳成为经济增长新动能。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将战略性新兴产业划分为 7 个大类,其中涉及能源领域的主要有“新能源产业”和“节能环保产业”,其中“节能环保产业”仅涉及传统工业利用过程的高效节能。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》将新能源产业、节能环保产业和新能源 汽车 产业统称为“绿色低碳产业”。因而,能源领域新兴产业以往主要由“新能源产业”所指代。
能源本身并不涉及新的能源和旧的能源,只是能源技术存在先进程度的差异 [7~9]。仅用“新能源产业”一词,不能直接反映智能电网、储能、分布式能源和微电网等产业,同时可再生能源产业发展也需要重视技术的先进性问题。“新能源产业”的定位由于聚焦于核能、太阳能、风能和生物质能等产业,容易忽视化石能源新技术的颠覆性作用(如页岩油气规模化开发技术、先进洁净煤技术),而且将化石能源与非化石能源新技术的系统联合与协同发展排除在外。国家能源局等一些政府部门的政策文件将页岩气开发、智能电网纳入战略性新兴产业,但关于能源领域新兴产业的具体范畴仍不清晰。“新能源产业”定位过于狭窄,所统计的范围不能充分体现能源新技术发展所带来的能源转型与产业变革。现有产业划分与定位的局限性在一定程度上阻碍了能源新技术的集成创新以及不同能源产业的协同发展,不利于全面推动能源生产和消费革命。
针对于此,本文提出宜拓展以往“新能源产业”所涵盖的范围与内涵 [7] ,同等重视化石能源的清洁高效利用以及核能与可再生能源的规模化发展,将能源领域新兴产业统称为“能源新技术产业”。与新兴产业发展相关联的能源新技术包括节能与提高能源效率技术,化石能源清洁高效开发与利用新技术,智能电网和储能技术,非常规油气资源、可再生能源规模化开发利用技术,自主创新的核电技术和核废料处理技术,以及氢能和燃料电池、核聚变能、干热岩、天然气水合物等相关前沿技术。
能源新技术新兴产业主要涵盖了煤炭清洁高效转化与利用产业(以先进燃煤发电产业为重点)、非常规油气开发利用产业(以非常规天然气产业为重点,涉及页岩气、煤层气、天然气水合物产业)、能源互联网与综合能源服务产业(以能源互联网、先进输电、储能、综合能源服务产业为重点)、核能产业和可再生能源产业(以风力发电、太阳能光伏和光热发电、生物质能、地热能、氢能源与燃料电池产业为重点)。
三、能源新技术新兴产业发展动态
(一)发展现状
1. 全球能源新技术新兴产业
全球能源形势正在发生深刻变化,非常规油气资源的大规模开发支撑了美国“能源独立”,部分国家核电供应能力不断削减,以风力发电和太阳能发电为代表的可再生能源产业快速发展以及非常规油气资源生产成为全球性趋势,不断改变着全球能源供需格局 [10] 。世界能源发展向绿色、低碳转型,以“能源结构的低碳化转变、能源发展方式向气候和生态适应型转变、从保障能源供应到实现能源服务的智能化转变”为主要特征。各国致力于能源技术创新,推动能源低碳化和绿色可持续化发展。高度活跃的技术创新活动引发了能源开发利用方式的变革:全球能源供应能力随着技术水平提升而得到显著提高;清洁高效的化石能源开发利用技术赋予了化石能源新的竞争力,但减排尤其是减碳压力仍然巨大;可再生能源技术已得到广泛应用且成本不断下降,实现可再生能源的大比例消纳将是未来能源系统面临的挑战 [11] ;值得注意的是,氢能应用已经成为新兴产业,涉及电力、供热和燃料 3 个领域。
2. 我国能源新技术新兴产业
当前,我国能源发展已转向着力提升质量阶段 [11] 。国内能源消费结构不断优化,2018 年煤炭和石油以外的清洁能源占比已达 22.1%。能源供应结构朝着多元化方向发展。作为世界最大的可再生能源生产国,我国可再生能源产业发展迅速,相应新增发电装机已经超过化石能源,2018 年可再生能源发电量在电能结构中的占比达到 26% [2] ,替代作用日益显现。风力发电(占比 5.2%)、太阳能光伏发电(占比 2.5%)规模均达世界第一,弃风限电形势明显好转,光伏弃光电量和弃光率均有所降低。核电规模(占比 4.1%)稳定增长,核能多用途利用前景看好。能源互联网和综合能源服务产业蓬勃发展,能源基础设施建设提速,保障了“一带一路”倡议实施,促进了区域融合发展。
在技术层面,我国能源 科技 水平和创新能力持续提升,部分领域达到国际领先水平 [12] 。化石能源开发和利用效率进一步提高,燃煤发电超低排放技术开始全面推广。非常规天然气开发利用技术不断取得突破。电网与储能工程技术水平持续提升,能源互联网与储能产业处于国际领先水平。核能和可再生能源产业技术创新能力也有所增强。
与此同时,我国能源新技术新兴产业发展存在的问题也较为突出 [13] 。煤炭清洁高效转化和利用整体水平有待提升,先进煤炭利用技术亟需进一步研发突破与示范推广;油气供应安全问题突出,非常规油气仍未实现大规模商业化开发,关键技术和体制机制方面的制约因素仍然存在;核电产业仍需进一步规模化以保障安全高效发展;能源互联网与综合能源服务产业发展仍受制于技术、市场等多方面因素;可再生能源产业发展面临的核心技术不足、并网消纳困难等诸多问题仍有所体现。
(二)发展趋势
1. 全球能源新技术新兴产业
面向 2035 年,全球能源发展的主流仍是化石能源与非化石能源的协同发展 [13] 。在稳定性、经济性和可获得性方面,可再生能源存在明显不足,全球一次能源供应的主体在较长时期内仍将是技术稳定的化石能源。绿色、低碳能源在较长时期内是能源技术创新的主要方向,同时能源与信息、材料的深度融合,有望催生智慧能源网络。能源领域的技术创新将为传统产业的转型升级注入新动力,推动智能制造、智能建筑、智慧交通等新兴领域的快速发展 [11] 。
2. 我国能源新技术新兴产业
未来 10~15 年,我国能源生产和消费结构将继续优化,但鉴于现有规模基础,传统化石能源在保障能源安全方面仍将持续发挥基础性作用。页岩气、煤层气等非常规油气资源有望成为我国油气工业的战略性接替资源。核能产业是我国具有全球竞争力的高新技术领域,核能技术的研发与多用途利用将持续升温。可再生能源产业作为化石能源的清洁替代方案,在增进能源供应能力、满足对可持续性能源的需求、维护环境和气候安全等方面意义重大,将持续处于快速上升期。能源互联网为现代电力工业和综合能源系统的变革指引了发展路径。
四、 面向 2035 年的能源新技术新兴产业发展战略对策
(一)能源新技术新兴产业发展战略思路
基于我国国情现实、能源发展客观规律以及能源技术创新趋势,能源新技术新兴产业的发展需要同等重视化石能源和非化石能源新技术的颠覆性作用,持续优化能源生产和消费结构,着力提升能源利用效率和非化石能源的消费比重。加强能源 科技 基础研究,大力开展前沿性技术创新,特别是交叉学科创新和颠覆性技术创新研究。推动能源与材料、信息的深度融合以及智能电网、智慧能源发展,构建清洁、低碳、高效、智能的现代综合能源体系 [7,11]。
(二)“十四五”时期产业发展目标与任务
根据能源新技术新兴产业所涵盖的9个子产业,在“十三五”时期各产业发展的基础上,进一步分析“十四五”时期各产业应着力实现的具体发展目标和重点任务。
1. 煤炭清洁高效利用产业
发展目标:燃煤发电机组平均供电煤耗低于300 gce/(kW·h),碳排放强度力争下降到 825 g/(kW·h)左右;实现 5~10 MW 煤气化燃料电池系统(IGFC)电站工程示范;建设 600 MW 等级的 700 超超临界工程示范项目;建成百万吨级 CO2 捕集、驱油与封存示范项目。
重点任务:①全面提升燃煤发电机组效率与污染物排放控制水平,开发高效低成本的碳捕集、利用和封存技术;②开发高灵活性燃煤发电技术,研发煤与可再生能源耦合发电技术;③研发数字化、自学习、自适应、互动化特征显著的智能发电技术;④加快实施“煤炭清洁高效利用”重大项目,加大IGCC/IGFC(整体煤气化联合循环发电系统,简称IGCC)研发投入。
2. 非常规天然气开发利用产业
发展目标:页岩气产量达到 3 1010 ~5 1010 m3 ,地面煤层气抽采产量达到 1.3 1010 m3 ;前瞻性布局天然气水合物产业,加强天然气水合物资源勘探,开采试验技术力争取得新突破。
重点任务:①加快川渝页岩气商业开发基地建设,实现页岩气产量快速增长;②加快常压、深层、陆相等新类型页岩气示范区建设,推动页岩气产业向多地区、多领域拓展;③继续推进沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两个煤层气产业化基地建设;④加快南方二叠系、鄂尔多斯盆地低阶煤等新区和新层系开发试验,形成新的煤层气产业化基地;⑤海陆并举,前瞻性布局天然气水合物产业,加快资源评价和技术研发力度。
3. 能源互联网与综合能源服务产业
发展目标:建成泛在电力物联网,初步形成共建、共治、共赢的能源互联网生态圈,引领能源生产、消费变革,实现涉电业务线上率达到 90%。
重点任务:①研究适应全球能源互联网发展特点的智慧城市新基础设施体系;②输电线路升级改造逐步采用超导输电技术;③全面深度感知源网荷储设备运行、状态和环境信息,重点通过虚拟电厂和多能互补方式提高分布式能源的友好并网水平和电网可调控容量占比;④采用优化调度实现跨区域送受端协调控制,基于电力市场实现集中式省间交易和分布式省内交易,促进清洁能源消纳;⑤开发多类型、大容量、低成本、高效率、长寿命的先进储能系统。
4. 核能产业
发展目标:建成核电装机容量9.4 107 ~1 108 kW;建成压水堆投运容量 7.2 106 ~9.6 106 kW;建成先进堆投运容量 6 106 kW。
重点任务:①自主三代压水堆核电技术实现型谱化开发、批量化建设;②小型多用途核反应堆技术开拓核能应用范围与应用领域;③第四代先进核能技术与压水堆协调发展,打造可持续发展模式;④发展稳态、高效、安全、实用的核聚变技术。
5. 风电产业
发展目标:累计装机容量达到 3.5 108 kW,其中海上风电为 2 107 kW;陆上风电项目全面实现竞价上网,海上风电项目平准化度电成本显著下降。
重点任务:①优化产业空间布局,加快发展陆上分散式风电;②积极有序推进海上风电建设;③加强就地就近利用,落实解决消纳难题;④加强基础共性技术研究,形成产业发展的完整研发制造体系;⑤强化市场竞争机制,积极促进风电产业与金融体系的融合。
6. 太阳能光电产业
发展目标:太阳能光伏发电累计装机容量接近400 GW,太阳能光热发电装机容量累计为 5 GW。
重点任务:①大力发展分布式光伏发电;②完善消纳保障机制,保消纳、保装机;③进一步提高太阳电池及组件效率,降低度电成本;④规模化发展长储热小时数的融盐塔式技术,进一步降低导热油槽式电站的成本电价;⑤发展太阳能跨季节储热采暖技术;⑥积极参与全球市场。
7. 生物质能产业
发展目标:垃圾焚烧发电实现清洁运行并在生物质发电中占据主导地位;生物质成型燃料年利用量为 4 107 t,生物质发电和供热成本逼近燃煤发电和供热成本。
重点任务:①建立生物质资源分布及其物化特性数据库;②研发生物质高效热电联产、热电多产品联产和垃圾清洁焚烧发电联合多产品生产技术;③生物质成型燃料重点研发成型燃料工业化生产关键技术和高效清洁化利用;④生物质交通燃料重点推进纤维乙醇产业化,建立生物柴油成熟的商业运营模式,研发生物质高效转化技术。
8. 地热能产业
发展目标:新增地热能供暖(制冷)面积为1 109 m2 ;新增地热发电装机容量 500 MW;地热能年利用量折合 1 108 tce。
重点任务:①优先开展地热资源潜力勘查与选区评价;②积极推进地热供热(制冷),改善供热结构,满足清洁用能需求;③针对不同热储类型加强技术攻关,突破共性关键技术;④加强地热发电技术攻关,推动地热高效利用;⑤大力发展梯级利用和“地热 +”,增强地热能的市场竞争力。
9. 氢能源与燃料电池产业
发展目标:完善制氢、加氢等配套基础设施,累积建成加氢站 300 座以上,实现氢气供需基本平衡;关键核心零部件批量化技术大幅提高,基本掌握氢能产业链核心技术;实现城市氢能应用场景多元化。
重点任务:①氢能基础设施全局规划、合理布局,规范化建设、规模化推进;②加强燃料电池系统集成;③在大型工业园区开展副产氢 + CO2 捕获和封存技术(CCS)、加氢站及燃料电池货运车示范;④在沿海城市开展可再生能源电解制氢、加氢站及燃料电池公交车、大巴示范应用;⑤特殊交通运输工具用燃料电池示范应用;⑥在边缘城市和工矿企业开展百千瓦级燃料电池分布式电站应用。
(三)面向 2035 年的创新方向与工程 科技 支撑
1. 关键技术方向
综合研判,面向 2035 年的我国能源新技术新兴产业关键技术发展方向见表 1,共有 41 项具体技术。
表 1 我国能源新技术新兴产业关键技术发展方向
(续表)
2. 设立工程 科技 攻关项目
从国家层面支持和推动设立工程 科技 攻关项目(见表 2),对能源领域具有前瞻性、先导性和 探索 性的重大关键技术开展集中攻关,提升技术水平和自主创新能力,进而有效支撑中长期能源新技术及产业的发展。
表 2 能源新技术新兴产业发展相关工程 科技 攻关项目
3. 设立多能互补分布式能源重大工程
国内对单一能源技术及其控制研究已经比较成熟,但缺乏对多种能源技术的集成应用技术,以及以分布式能源为基础的微电网基础理论和工程实践问题研究 [13] 。分布式供能系统是未来能源系统的重要发展方向,具有环保、经济、分散、可靠和灵活等特点,可满足高耗能行业以及工业园区、公共、商业和民用建筑的多能源联供需求,具有巨大的技术提升空间和市场潜力。设立重大工程,以示范为基础,建设多能互补分布式供能系统,这是构建“互联网 +”智慧能源系统的重要任务,有利于提高能源供需协调能力,推动能源清洁生产和可再生能源就近消纳,提高能源系统综合效率。
工程任务:①优化布局建设分布式供能系统基础设施;②开展分布式供能基础理论、核心技术和系统集成研究;③研制高水平独立微网变流器、控制器等关键设备;④通过独立微网系统集成和能效管理关键技术,实现多能协同供应和能源梯级利用;⑤形成适合终端用户和大型能源基地的多能互补分布式供能系统;⑥为城镇、海岛(礁)、极区及边远地区提供整体能源解决方案。
重点任务:①中东部终端多能互补分布式供能系统;②大型能源基地多能互补分布式供能系统。
4. 设立能源新技术集成创新示范区
(1)河北雄安新区能源新技术集成创新示范区
河北雄安新区及其周边地区现有开发程度较低,发展空间充裕,具备高起点、高标准开发建设的基本条件。以河北雄安新区为主建设能源新技术集成创新示范区,助力建设绿色智慧新城,打造生态城市,发展高端高新产业,带动河北南部地区乃至华北腹地的发展,建成与生态文明发展要求相适应的绿色低碳发展模式。
工程任务:①建设河北雄安新区智慧能源综合服务平台;②完成新建核电厂的供热总体规划方案及泳池式低温供热堆;③加快推进风电开发与配套电网建设协调发展;④加速推动区域太阳能全产业链的协调发展;⑤推进高效清洁的垃圾发电项目、建设玉米 / 小麦整株燃料乙醇和沼气生物炼制工程;⑥发展规模化分布式可再生能源并网技术与装备;⑦加大勘查力度,重点开展雄安新区多层水热型热储综合利用 [14] ;⑧布局包括制氢、运氢、加氢储氢、用氢在内的全产业链建设。
(2)华南沿海地区能源新技术集成创新示范区《粤港澳大湾区发展规划纲要》《国家生态文明试验区(海南)实施方案》《关于支持深圳建设中国特色 社会 主义先行示范区的意见》均提出了发展绿色低碳产业的要求。基于良好的区域优势、政策优势和能源产业基础,以粤西南地区(包括海南)为主建设华南沿海地区能源新技术集成创新示范区,为沿海区域低碳经济发展提供参考范例。
工程任务:①建设跨区域“互联网 +”能源综合运营服务平台;②完成现有核电机组建设,同时选址新建核电项目;③积极有序推进陆 / 海上风电开发建设,促进风电就地就近消纳利用;④光伏产业与其他产业互为补充,多种形式发展太阳能光电;⑤推进高效清洁的垃圾发电项目,开发蔗渣 / 稻秆燃料乙醇和多原料沼气生物炼制工程;⑥勘探地热资源及分布特点,建成地热利用示范工程;⑦重点突破规模化分布式可再生能源并网技术与装备 [14] ;⑧构建智慧能源体系,实现不同能源形式相互转化,提高能源的整体利用效率;⑨建设能源(氢能、电能)与交通融合的“绿色海南”,打造零排放智能交通海南岛自贸示范区。
五、对策建议
我国能源新技术新兴产业发展已经具备良好的基础,但作为战略性新兴产业,其发展壮大仍然面临成本、市场、政策等多重因素的制约 [15] 。为促进我国能源新技术新兴产业的高质量发展,亟待加强面向 2035 年的顶层设计与规划。
(1)重新明确能源领域新兴产业范畴与定位,在各级政府出台的战略性新兴产业发展规划中,将“新能源产业”调整为“能源新技术产业”,将节能产业从“节能环保产业”中独立并整合到“能源新技术产业”,精准布局能源新技术及产业的发展方向。
(2)理顺能源产业管理的体制机制,加强能源新技术新兴产业的统计体系建设,保持能源规划目标与政策的一致性、延续性和有效性,避免产业政策“令出多门”以及规划目标调整过于频繁,确保能源新技术产业相关规划的权威性,完善能源市场准入政策 [7] 。
(3)高度重视并准确评估能源领域 科技 攻关项目或重大工程“落地方案”,确保项目实施的可行性和可操作性。强化企业在能源技术创新决策、研发投入、科研组织和成果应用中的主体作用。大幅度提高能源新技术研发投入,强化关键核心技术攻关与项目立项,精准布局重大工程与示范区建设。
9月,全国各地拉闸限电的消息开始在互联网上不断发酵。随着东北地区在用电高峰期对居民实施突然的拉闸限电,让这场电力行业热门话题一下子发展成为全民热点,进而也引发了对能源利用更为深入的思考。显然,随着我国经济的快速发展,能源危机和环境污染加重的背景下,要实现碳达峰、碳中和目标,大规模、高比例发展能源综合应用是必然趋势。
清洁能源综合服务作为一种满足终端客户多元化能源消费的新型能源服务方式,正成为各能源企业打造发展新动能的重要增长极。对此,四季沐歌与建筑环境与能源研究院达成战略合作,在北京成立了“双碳”技术研究中心;太阳雨与中国建筑科学研究院环能院更是成立清洁热能产业首个碳中和研究中心,就“双碳”背景下,打造多能互补的综合能源应用体系;哈思更是在产品研发上,推出光伏热泵产品,集光伏和热泵两大可再生能源的应用产品,不仅为用户节省了可观的电费,还大幅减少了建筑能耗 ......
多能融合
目前,可再生能源与传统能源的“较量”迎来拐点。在中国传统能源“减煤”“脱碳”的过程中,太阳能、地热能和空气能等清洁能源正强势突起。在清洁能源的发展日益受大众关注、“清洁能源替代”逐渐成为发展主线的今天,采用单一的可再生能源供热,难以解决需求侧遇到的诸多问题,若采用多能互补的形式,使各种能源取长补短,便可弥补单一能源供热方式的不足。从用户侧来看,如何推陈出新、更好地为客户服务、挖掘清洁能源的发展潜力、有效促进清洁能源占比的进一步提升,促进绿色低碳发展进程,成为行业发展的重点。
随着经济发展和社会进步,清洁供暖主要有这些变化:供暖面积将不断扩大,建筑用能最终将大于工业用能;供暖质量将不断提高,要求用能少、更舒适、更智能、更经济;供暖环境友好水平将不断提升,最终要求污染物和温室气体零排放。近几年通过清洁供暖,可以实现高能效性、高生态性、高便捷性、高舒适性的取暖方式。
不过,多种分布式能源大量接入,同样会给电力系统稳定带来挑战。打个比方,过去电网像一艘巨轮,以后分布式电源多了,可能就是无数艘小吨位货船、小船和巨轮共同组成船队,彼此之间的协调配合就显得特别重要。
基于此,以四季沐歌为例,围绕“太阳能 +”、“热泵 +” 的双核技术路线形成的“双核低碳智耦技术”打造一系列解决方案,通过其清洁能源耦合智能操作系统 (CAS+),可实现不同能源组合在不同场景下实现最佳拼配,最大程度减少能源损耗。多能融合将进一步撬动清洁能源行业长期稳定的需求,突破拓展传统能源业务的限制,打造更加全面的系统化解决方案。
跨界融合
需要注意的是,现代能源的发展路径一定不是单一的。通往低碳未来的道路需要多种能源的力量,实现多能互补、跨界融合,才能产生“1+1>2”的效应。
能源企业的边界正在逐步趋同。过去传统能源企业(包括化工、电力、石油等)均属于垂直式发展,做好自己的事情就可以。但在双碳背景下,各个行业未来将横向协同,实现系统创新整合。而连接各个行业、企业的桥梁就是碳捕集等低碳化路径的发展。
基于此,以四季沐歌为代表的专注于清洁采暖与热水领域的能源企业,积极与电力、燃气等央企国企等传统能源企业以及国投城投平台合作,充分发挥各自技术、资源和机制等优势,在智慧新能源解决方案和综合智慧能源服务等方面广泛开展科学研究、产品研发等战略合作,同时不断拓展双方合作领域和途径,构建长期合作新格局,形成科技协作新合力,为新能源建设发展做出积极贡献。
对此,国家电力投资集团公司负责人也曾公开表示,将以融合为思路,源网荷储协同互动,通过多品种能源互补的综合智慧能源,实现电力系统的平衡和稳定。目前,国家电投已经开展了 420 个综合智慧能源项目,总投资超过 1310 亿元。
推进融合
当然,在布局全国清洁能源综合服务体系中需要多方努力。在供应链方面,需进一步拓展横向合作伙伴的数量,同时也需要加深纵向合作深度,实现持续共赢;在综合服务体系上需要进一步加快服务范围的扩大速度,提升项目规模,深度制定应用于各行各业的定制化服务,同时开发具有互联网服务性质的清洁能源综合服务平台,打破封闭式发展的路径依赖,助力实现用能结构低碳化。
在具体的服务模式中,以点带面,以树立起标准化的项目工程为手段,逐步推广清洁能源综合服务商理念,积极参与业主的用能结构设计,寻求多元、跨界、低碳、高效、智能、互联,在满足多元化用能需求的同时,有效提升业主能源利用效率,促进可再生能源的协同发展。
从客户需求出发,整合集发电、充电、储能、节能、智能交通等多种功能耦合,提供灵活的用能解决方案,因地制宜地打造电、热、冷、气、水与风、光、地热能等零碳资源多能互补用能结构,智能、协同、安全和高效地满足业主需求,助力业主实现清洁能源替代。
融合,只有坚持高起点、高标准、高定位,着眼长远、系统谋划、整体设计,才能更好打破旧格局、开创新局面。“打捆”送出,成功实现平稳并网、综合效益多赢;构建新型电力系统的融合之路。“清洁能源 +”融合实践探索出了新思路,也带动了新技术新产业发展;实现碳达峰、碳中和,面临诸多挑战,靠各自为战、单枪匹马不可能成功,需要更多方面相互借力、齐心协力,共同下好一盘棋。
我非常认可国家进行可再生能源的替代行动,但要想大规模普及,不仅要考虑到清洁能源大规模项目所铺设的人力技术和资源成本。相关的法律规定和政策扶持也必须要尽快跟上。
对于清洁能源的替代和可再生能源的使用,不仅可以促进民生生活的秩序和空气的良好,也能够保障我国的现有生活和未来发展。但在现阶段还有更多的技术难关仍需解决和突破,这也是值得注意和考虑的。
可清洁能源的使用将会造福人民群众,并减少环境污染。
我们本身和自身的环境存在着相互影响的情况,通过可清洁能源不仅可以替代燃料燃烧可能产生的有害废物,也可以更好的保护家园,从而避免未来产生极端的频繁灾害天气对生活和出行造成影响。因此清洁环保能源的存在是非常重要的,对于未来国家之间的能源使用甚至外太空的能源使用技术而言都有着非常重要的前景方向。
许多可再生发电项目会受到地理环境以及天气周期的影响,影响了发电技术的运行和改进。
但不可忽视的是,相关的阻力和问题比如说水能,风能太阳能等,这些清洁项目虽然不会产生污染,但其发电规模和其发电设备会受到地理环境以及天气周期的影响,对于维持地区的长久和稳定发电而言,其实只能起到辅助作用。目前类似诸如核能以及其他的清洁煤发电项目,也受到了国家的关注和行业的研究。
针对可清洁能源的市场推进和研发,相关政策和扶持规定也有待完善。
要想真正的促进替代行动的落实和到位,相关法律法规的政策和扶持规定也是有待完善的。针对于某些企业的研发和分析给予一定的支持,并派遣相应的科研人员进行辅助帮助,可以更好的推进这类可再生能源替代项目的落地。
(一)完善供热价格形成机制
城镇供热实行政府定价,并按照合理补偿成本、合理确定收益、维护消费者利益的原则,完善供热价格形成机制。建立热价与燃料价格的联动机制。各地区人民政府可根据本地区供热的燃料特点,当煤炭等燃料价格在一年内变化达到或超过10%后,相应调整热力生产的出厂和供热销售价格;有条件的地区,也可以通过财政补贴的办法,解决煤炭价格上涨对供热企业的影响,确保正常供热。
(二)逐步推进供热商品化、货币化
停止由房屋产权单位或职工所在单位统包的福利用热制度,改为由居民采暖用户直接向供热企业交纳采暖费,实行用热商品化。同时,实行将采暖费补贴由“暗补”变“明补”。各地区在制定采暖费补贴政策时,应根据职工和离退休人员住房标准、收入水平、城镇供热平均价格、采暖期限、企业和财政承受能力等因素,合理确定总体补贴水平,统筹考虑各类人群的补贴标准和发放办法。采暖补贴资金来源为原“暗补”时财政、单位用于职工的采暖费用。原则上各地区可用两年左右的时间实现供热商品化、货币化,具体由各地从实际出发自行确定。
(三)培育和完善供热市场
各地区在推进供热体制改革过程中,要充分利用市场机制,逐步达到投资多元化、运营企业化、服务社会化,提高供热投资运营效率和产品质量,改善供热服务,满足用户需求。要加大国有供热企业的改革力度,推进建立现代企业制度,提高市场竞争能力和应变能力。允许非公有资本等各种经济成分的企业参与热源厂、供热管网的投资、建设、改造和经营。
(四)切实保障低收入困难群体采暖
各地区在城镇供热体制改革过程中,要高度重视城镇低收入困难家庭冬季采暖问题。在制定配套政策措施时,要将解决好城镇低收入困难家庭采暖问题作为重点内容,按照属地管理原则,切实落实资金,通过多种途径、采取多种措施加以解决。城镇低收入困难家庭采暖资金的筹集,以同级人民政府为主,上级人民政府可通过适当方式给予补助。中央财政将在对地方一般性转移支付中,统筹考虑城镇低收入困难家庭采暖保障支出因素。
(五)优化配置城镇供热资源
要坚持集中供热为主,多种方式互为补充,鼓励开发和利用地热、太阳能等可再生能源及清洁能源供热。各地区要按照城镇总体规划,编制城镇供热发展专项规划,优化城镇供热结构;要从保护环境、节约土地、提高热能利用效率出发,积极整合供热资源;要改变机关、企事业单位后勤部门分散供热的模式,实行供热社会化、专业化。
(六)大力促进供热采暖节能工作
各地区要认真总结经验,结合本地实际制定政策措施,加强城镇供热采暖系统的节能改造。要严格按照城镇供热采暖系统国家工程建设标准,积极运用水力平衡、气候补偿、温控和计量等方面的先进适用技术,加大资金投入力度,改造供热设施和管网,改进消烟除尘系统,污染物达标排放,充分挖掘现有系统供热能力,提高能源利用效率,改善环境质量。
各地区要加强城镇建筑节能标准的实施力度,新建建筑严格按照节能标准进行设计、施工及验收;对既有建筑要制定节能改造计划,积极采取措施,组织实施城镇既有居民住宅和公共建筑节能改造,尽快提高建筑节能水平和热能效率。稳步推行按用热量计量收费制度,促进供、用热双方节能。新建住宅和公共建筑必须安装楼前热计量表和散热器恒温控制阀,新建住宅同时还要具备分户热计量条件;既有住宅要因地制宜,合理确定热计量方式,热计量系统改造随建筑节能改造同步进行。
(七)加强供热市场监管和应急保障
各地区要建立健全相关法规,认真执行国家有关技术标准规范,建立市场准入制度,对供热市场准入、退出、价格、质量和安全等实行有效监管,规范供热市场秩序,切实维护供、用热双方的合法权益。要建立健全城镇供热预警和应急保障机制,制定应对各种突发事件的应急预案,确保安全稳定供热。对可能出现供热燃料紧张的地区,要实行供热燃料应急储备制度;对不能保障正常供热的企业,要有应对措施,必要时依法实行临时接管。
(八)切实加强组织领导
根据财权事权相统一的原则,各地区城镇供热体制改革应当在当地政府的统一领导下进行。鼓励各地区从实际出发,对供热体制改革进行积极探索,制定符合本地实际的改革方案。各地区要切实加强组织领导,高度重视思想政治和宣传工作,进一步引导城镇居民转变福利供热采暖观念。要认真处理好改革与稳定的关系,妥善解决各种利益群体之间的矛盾,切实做好低收入困难群体的采暖保障工作,保障供热和安全。要将此项改革列入本地区“十一五”规划和年度计划中,抓紧制定相关政策和实施方案。各项改革方案的出台均要广泛征求社会意见,做到民主、科学、公正、公开。
国务院有关部门要按照各自职能,尽快制定各项配套政策,加强对城镇供热体制改革工作的指导和监督检查,保证改革的顺利进行。要进一步完善部际联席会议制度,发挥协调作用,及时总结经验,研究解决问题。