能源危机对新能源的影响，新旧能源交替期价格波动加剧

来源：头条浏览：0 2022-11-27 05:10:01

正处于落实二氧化碳目标的重要窗口期的中国正在重建极其庞大复杂的能源系统。这项任务的艰巨在于，随着工业化、城市化的发展，中国能源需求不可避免地要增加，必须在巨大的增量和存量中完成从“化石能源主导”向“清洁能源主角”的转变。历史上，所有新能源渗透到能源市场并达到较大比重，需要50多年。中国能源转型的目标和决心是史无前例的： 2020年，中国能源结构中非化石能源消费的比例约为16%，到2060年将达到80%以上。届时，90%的电力将来自清洁能源。由于可再生能源发电天生具有波动性，新旧能源的联系特别是越来越高比例的可再生能源的整合给能源安全带来了新的挑战。如何在保证能源安全的前提下稳步实现碳减排目标？这依靠不同能源品种和技术的融合和互补。 GE最近发表的《GE中国能源转型白皮书》认为，能源变革必须循序渐进，全面考虑资源存量、能源安全、长期减排等多因素。变革并不容易。技术创新是解决能源转型困境的关键，也是能源转型的重要推动力。 “我国煤炭高耗能结构、城镇化发展以及转型周期短，能源转型任务要经济、稳定并重。 ”GE全球副总裁、GE中国总裁向伟明表示，在全球范围内，GE致力于破解能源变革的“三难之局”，即能源的可到达性、可靠性和可持续性。在中国，GE着眼于实现能源供应的稳定性和消费经济性的平衡，持续引进和开发最适合中国的能源解决方案。长期以来，绿色技术创新一直贯穿于GE的各个业务领域。 2020年，GE提出了“3050可持续发展目标”，与我国实现低碳发展的目标高度一致。依托全球领先的风电和天然气技术，互补发展新能源、燃气发电、抽水蓄能等调节电源，同时加快探索更可持续的未来航空，通用汽车全面助力中国低碳新图景。电源灵活性，新型电力系统的“关键谜题”与煤电相比，清洁低碳是天然气发电的自然优势。从度电二氧化碳排放水平看，燃气电厂比燃煤电厂减排50%-60%。然而，在新型电力系统中，燃气、电的作用远不止于此。随着新能源的迅速扩大，电力系统的物理形态、技术基础、运行机制正在发生根本性的变化。具有明显波动性、随机性和间歇性特征的风电、光伏发电在电网中的比重越高，对电网柔性电源的需求越迫切。只有具备足够灵活的电源，才能“治愈”“任性”的可再生能源，维护电网的安全稳定。国际能源局2021年5月的研究表明，随着可再生能源或非化石能源比例的增加，全球能源系统要实现零清洁，现有电力系统的灵活性必须是提高4倍，才能保证未来系统的稳定尽管中国新能源规模和增长率居世界第一，但国内电力系统灵活电源长期短缺，两者之间的矛盾日益突出。在储能技术突破经济性掣肘，实现大规模商业化应用之前，燃气发电、抽水蓄能是主要的柔性电源选项。据《白皮书》引用的数据显示，目前我国燃气发电和抽水蓄能仅占电力系统的约6%，美国、德国、法国、日本、意大利等发达国家的燃气发电和抽水蓄能超过电力系统的10% 瓦斯电不仅在煤电有序报废过程中起到清洁替代作用，而且与高比例的可再生能源相匹配，具有确保电网稳定运行的优越调频性能。

《白皮书》推进能源绿色低碳转型，在工业、建筑、交通、电力等多个领域有序扩大天然气利用规模，燃气发电效率高，运行灵活，启停速度快，建设周期短，占地面积经过多年创新和转型，认为燃气发电高峰是构建以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分，是辅助能源CO2排放高峰、构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要实现途径， GE目前最先进的9HA燃机与同级燃机相比，具有灵活性、运行效率、经济业绩、环境业绩等方面的表现，其出色的调峰能力和启停速度等优势与风力发电、太阳能等可再生能源很好地互补。为了有效应对可再生能源不稳定导致的电网波动，发挥电网的稳定器和电源支点作用，在世界各地市场普遍认可的国际能源价格剧烈波动的今天，燃气、电燃料成本明显上升。在这种情况下，提高瓦斯电的经济性能更大程度地发挥其清洁和优质调峰源的作用吗？对此，GE燃气发电中国区总经理许欣认为，“开源节流”可以缓解燃气价格上涨的影响。开源是指通过技术改造进一步增强燃气电作为柔性电源的特性，帮助燃气电厂在电力配套服务中获得更高的利润。节气门意味着技术创新提高机组效率，减少油耗压力。据《白皮书》介绍，国内首座GE 9HA.01燃气电厂——中国天津华电军粮城电厂自投运以来，电厂运行稳定，联合循环效率达63.36%，是目前国内投运的HA级燃机机组中效率最高的，年产二GE 9HA燃烧机作为现有技术最成熟、经济性最好、最具备大规模开发条件的柔性调节电源，抽水蓄能的积累也同样为保障电力系统安全稳定运行提供了重要支撑，是可再生能源大规模发展的重要保障。从技术原理上讲，抽水蓄能电站就像一个水做的“大蓄电池”，在电网负荷低的时候能把电能转换成水的势能储存起来，负荷高的时候能把水能转换成电能。从停止状态到完全运转，蓄电发电站只需要几十秒到几分钟。葛与三峡集团合作建设乌东德精品水电项目中国抽水蓄能产业黄金发展期到了。根据国家能源局去年9月公布的《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》，国内已建成抽水蓄能电站总规模3249万千瓦(注1GW=100万千瓦)，到2025年抽水蓄能电站生产规模将达到6200万千瓦以上到2030年，投产总规模将达到1.2亿千瓦左右。这意味着中国的抽水蓄能机组将在10年内增长近3倍。作为世界水电领域的领先企业，GE在过去50年中持续生产抽水能水轮发电机组，至今已生产了139套抽水能水轮发电机组，总功率达到22，000 MW，广泛应用于各种抽水能水电站葛水电中国典型案例：安徽金寨电站(抽蓄)葛水电中国区副总经理徐爱军通过不断创新，近年来葛开发出了转速可调的抽水蓄能机组，可以更好地利用有限的水力资源，效率更高、灵活性更高、电网平衡能力更强第一个变速项目机组于2018年运入瑞士。凭借全球经验和本地化生产，GE将在中国抽水蓄能领域把握新的市场机遇。技术创新为零碳的未来铺平道路。在新旧交替的能源革命过程中，风力发电特别是海上风力发电已经成为推动能源变革的重要途径。公开资料显示，我国拥有长约1.8万公里的大陆海岸线，海上风力资源丰富，适合大规模开发建设。到2021年底，我国海上风力发电机规模跃居世界第一。沿海省份经济发达，但总能耗约占全国的一半，能源使用量以化石能源为主，碳减排压力大，海上风电成为调整能源结构的主要抓手之一。

据《白皮书》统计，2021年和2022年初，全国各沿海地区海上风电规划和支持政策陆续出台，其中广东、山东、浙江、海南、江苏、广西等地已初步明确其海上风电发展目标。 “十二五”期间，全国海上风电总装机量将超过100GW，随着海上风电机组价格下降和施工成本下降，海上风电将在“十二五”阶段迎来爆发性增长。典型的是在经济和电大广东省制定了宏伟的海上风电发展规划，持续开发了丰富的海上风电资源。据《广东省海上风电发展规划(2017-2030)》介绍，到2030年底，广东将建成海上风电装机容量约3000万千瓦，整机制造、关键零部件生产、海工施工及相关服务业协调发展的海上风电产业体系，使海上风电产业成为省内具有国际竞争力的优势产业之一根据海上风电发展规划，经济性是制约海上风电的重要因素，与传统化石能源、现有技术成熟的太阳能、水电相比，海上风电的成本仍然较高。海上风电对设备和施工技术要求较高，机组需要具备防台风、防盐雾腐蚀等海洋环境挑战；选址和建设受海域等客观因素的影响，过程相对复杂，前期工作需要时间。为了应对一系列挑战，企业的技术创新是必不可少的。 2019年，GE在广东揭阳市投资中国首个海上风电总装基地。该基地同时也是谷歌全球第二条生产迄今为止电力最大的海上风电机组Haliade-X的生产线。今年3月，首批当地组装生产的Haliade-X 13MW海上风电机组从揭阳出厂，交付英国Dogger Bank海上风电场。 2020年，GE在广州海上风电运营开发中心投入使用。该中心和总装基地将成为立足广东、辐射亚太地区海上风电生态圈的重要支点，助力区域能源结构优化和产业链转型升级。位于广东揭阳市的葛洋风电机组总装基地《白皮书》指出，大型化、轻量化、智能化是海上风电机组技术发展的大趋势，也是实现集约化海运、降低初期投资和后期运输成本的客观需要。目前，GE是广东生产组装的Haliade-X海上风电机组，最大额定功率达14MW，根据IEC-IB风速等级设计，可承受70m/s的极限风速。其12MW和13MW机组拥有权威独立认证机构挪威船级社DNV颁发的T级(台风级)认证，在整个生命周期内有效抵御台风等极端风力状况，保持安全、高效、稳定的运行，即使在中低风速下也是行业内的目标粉丝GE Haliade-X14MW海上风电机组GE海上风电中国区总经理林启表示，目前海上风电正在向中远海域发展，海上工程、风机吊装等成本已成为风场建设的主要支出。 GE Haliade-X机组可显著降低单位千瓦前期投资，为海上风电迎来新机遇、解决新挑战提供了良好的技术平台。据《白皮书》报道，GE目前正与海洋工程公司Glosten合作，探索浮式海上风电机组的应用前景，着眼于提高海上风电场能量输送的效率和稳定性。国际能源局在2021年9月发表的《中国能源体系碳中和路线图》中，估算了中国二氧化碳的主要来源是电力行业( 48 )、工业( 36 )、交通(8)、建筑(5)。不仅是电力，交通也是不可忽视的主要碳排放部门。据《白皮书》介绍，今后一段时间内，建设满足便利和低碳的交通系统是衡量航空、铁路、公路建设是否符合经济社会发展的唯一标尺。通用全球副总裁、通用中国总裁向伟明介绍，在航空领域，通用及其合资公司长期与合作伙伴合作，进行涵盖飞机发动机结构、空气动力学、材料科学和燃料等领域的研发创新，不断降低飞机油耗和碳排放。

窄体飞机方面，由GE和赛峰集团的平股合资公司CFM国际生产，用于C919的LEAP-1C发动机、用于A320neo的LEAP-1A发动机等，目前的油耗和二氧化碳排放量比20世纪70年代的发动机累计减少了40% 在宽体飞机上，GE航空开发的波音787用GEnx发动机与20世纪70年代的CF6发动机相比，耗油量提高了40%。以LEAP-1C发动机为唯一西方动力装置的中国商飞C919国产干线客机为了进一步支持航空行业的节能减排，航空发动机制造商GE正在开发混合电力飞行、氢燃料发动机、可持续的航空燃料100%应用等新的碳减排技术，以降低油耗去年，GE和CFM在国际上启动了“RISE可持续发动机先进技术验证项目”，比现在广泛应用的LEAP发动机减少20%以上的油耗和碳排放量，实现与可持续的航空燃料和氢等替代能源100%的互换性CFM RISE发动机技术验证项目开放风扇去年12月，美联航使用LEAP-1B发动机执行了世界上首个采用100%可持续航空燃料的客运航班。伟明表示，随着技术的改进，可持续航空燃料的成本将进一步降低，与石油和现在的航空煤油相当，只要到了高一点，该技术有望迅速大面积推广。 “大多数谷歌的发动机都可以采用可持续的航空燃料，在技术上不成问题。 ”GE9X发动机具有能量密度高、来源多样、终端零排、用途广泛等诸多优点，因此氢能被广泛认为是终极能源。 GE在许多氢能利用技术路线上不断加大创新力度。据《白皮书》介绍，目前GE的HA燃气轮机已能达到50%加氢燃烧，中国首座天然气-氢二燃料9HA电厂将于2023年落地广东能源集团旗下的惠州大亚湾石化区综合能源站。该电站两台机组使用GE及哈电气合资公司生产的9HA.01重型燃气轮机，实现10%的氢气混合比例和天然气混合燃烧。 GE还制定了2030年前计划HA级燃气轮机氢燃烧能力提高至100%的技术路线图。惠州石化区综合能源站效果图葛燃气发电中国区总经理许欣表示，随着可再生能源成本持续下降，一个具有价格竞争力的“绿色氢气时代”即将到来。达到100%氢燃烧，不仅可以解决能源安全问题，而且可以在提高提高电网可靠性的同时，进一步提高提高可再生能源利用率。在航空领域，GE开始开发以氢燃料为动力的发动机，以减少飞行中的碳排放量。今年2月，GE与网络朋友圈的合资公司CFM国际宣布，将与空客合作开展氢试点项目，对氢燃料发动机进行地面和飞行测试，为到2035年开始使用零排放飞机奠定了基础。这是继上述RISE项目、NASA混合电力项目之后，GE在过去一年宣布的又一革命性减排技术项目。伟明表示，“未来，通用将继续推进低碳运营、投资创新研发、产业链合作等方式，汇聚全球智慧和经验，与当地合作伙伴共同努力，推动中国实现电力、工业、交通等高碳排放产业低碳转型，打造更可持续的未来