采用先進電力電子技術 構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)

　　——專訪原機械工業(yè)部電工局局長、機械電子工業(yè)部重大技術裝備司司長周鶴良

　　中國工業(yè)報 余娜

 

　　10月24日，中共中央、國務院印發(fā)《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰和碳中和的工作意見》。

　　文件提出“加快構建清潔低碳安全高效能源體系。到2030年，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上。到2060年，綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系和清潔低碳安全高效的能源體系全面建立，能源利用效率達到國際先進水平，非化石能源消費比重達到80%以上，碳中和目標順利實現(xiàn)?！?/span>

　　如何打造清潔低碳安全高效的能源體系，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)？為實現(xiàn)2030年碳達峰、2060年碳中和目標，我國電力工業(yè)應如何發(fā)力？電力裝備工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀如何，我國是否躋身電力強國之列？

　　帶著上述問題，《中國工業(yè)報》記者近日獨家專訪了原機械工業(yè)部電工局局長、機械電子工業(yè)部重大技術裝備司司長周鶴良。

 圖為原機械工業(yè)部電工局局長、機械電子工業(yè)部重大技術裝備司司長周鶴良

　　新型電力系統(tǒng)亟需電力電子技術

　　《中國工業(yè)報》：您認為構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，需從哪些方面著手？

　　周鶴良：2021年3月15日召開的中央財經(jīng)委員會第九次會議提出，要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，發(fā)揮大電網(wǎng)優(yōu)勢，風、光、水、火互相調(diào)劑，跨區(qū)域補償調(diào)節(jié)，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

　　構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，意味著風電和光伏將成為未來電力系統(tǒng)的主體。大力發(fā)展風能、太陽能、生物質(zhì)能，提升“三北”地理水、風、光綜合開發(fā)能力，提升沙漠、戈壁、荒漠等地區(qū)外送消納能力。盡快建設大型風電光伏基地項目。堅持集中式和分布式并舉，優(yōu)先推動風能、太陽能就近開發(fā)利用。

　　風電、太陽能的遠距離輸送，會帶來波動性、間歇性、隨機性等不穩(wěn)定因素。依靠風、光發(fā)電，實際上是“靠天吃飯”。風電、太陽能并網(wǎng)、消納、運行，將對電力系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)、靈活運行、安全可控帶來挑戰(zhàn)，即電力的穩(wěn)定性、安全性可能發(fā)生變化，還將對電網(wǎng)電壓，頻率波動等產(chǎn)生影響。單靠風電、太陽能，難以保障電網(wǎng)安全送電。這些問題需兩種途徑來解決。

　　第一是構建多能互補的綜合協(xié)同能源系統(tǒng)。10月20日，國家第一批大型風電光伏基地項目之一，國家首個利用既有火電通道打捆外送新能源多能互補項目——大唐托克托外送項目開工建設動員大會舉行。這一世界最大在役火電廠，即將改造成為世界最大的多能互補綜合能源基地，成為世界看中國能源綠色轉(zhuǎn)型的標志性窗口。多能互補成為不少燃煤電廠升級改造的主要途徑。

　　第二是要采用先進的電力電子技術。新型電力系統(tǒng)需要新型電力電子技術保護它、控制它。

　　電能的高效傳輸、存儲，電網(wǎng)的控制保護，要采用先進的控制技術，即采用先進硅基IGBT和碳化硅半導體芯片技術，來控制電網(wǎng)的穩(wěn)定性。目前我國的碳化硅半導體技術，發(fā)展比較滯后。從國際上來講，美國的英特爾，韓國的三星，臺灣的臺積電，歐洲的英飛凌，這些企業(yè)都比我們發(fā)展得快，發(fā)展得好。

　　中國仍然處于起步開發(fā)階段，市場占有率比較低，據(jù)初步測算，國內(nèi)市場份額占25%左右，全球份額僅占5%左右。碳化硅目前正在培育，可能要花三五年時間才能市場化。上海華虹、中芯國際、嘉興斯達、中車株洲、常州宏微等，都是中國比較具有代表性的企業(yè)。

　　新型電力系統(tǒng)中的發(fā)、輸、供、配、用等環(huán)節(jié)，為電力裝備提出了更高要求，即存量數(shù)字化、控制網(wǎng)絡化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動化。在電網(wǎng)的終端電器形成一個控制單元，具有通信、保護、診斷、報警、轉(zhuǎn)換、保障功能。通過先進的電力電子技術，可以保障電網(wǎng)運行的穩(wěn)定和可靠。

 

　　《中國工業(yè)報》：為實現(xiàn)我國2030年碳達峰、2060年碳中和目標，電力裝備工業(yè)應如何發(fā)力？

　　周鶴良：這是一個非常艱巨的任務，也是一個漫長的過程，必須付出艱苦的努力。截至2020年底，我國可再生能源發(fā)電裝機容量已經(jīng)達到9.34億千瓦，燃煤發(fā)電裝機容量達到10.95億千瓦，占比49.8%，跌入50%以下。其中煤電超低排放改造達到9億千瓦以上，占比80%左右，但燃煤發(fā)電量仍然高達60%以上，說明煤電供應在中國仍占過半比重。

　　在當今世界，煤電用了一個半世紀，石油發(fā)電用了80多年，人類從木材過渡到煤碳，又發(fā)展到石油、天然氣。而今，一個以火電、水電、核電、氣電、風能、太陽能、生物質(zhì)能加儲能協(xié)調(diào)、和諧、有序、多元化、多能互補的電力結構格局逐漸形成。

　　我建議，應繼續(xù)嚴控煤電裝機規(guī)模，有序淘汰落后煤電機組，有序升級改造現(xiàn)有煤電亞臨界機組，有序合理新建最先進煤電機組。

　　與此同時，加快實現(xiàn)電力電子功率半導體器件產(chǎn)業(yè)化，以保障大規(guī)模新能源風電、太陽能并網(wǎng)、消納和運行的靈活性、可靠性和穩(wěn)定性。

 

　　中國電力工業(yè)從小到大、從弱變強

　　《中國工業(yè)報》：9月下旬以來，全國多地陸續(xù)出現(xiàn)“拉閘限電”，電力供應持續(xù)緊張。您認為此輪“用電荒”產(chǎn)生的原因是什么？應從哪些方面進行緩解？

　　周鶴良：電力為什么失調(diào)了？是因為沒有處理好安全供電與雙碳的關系。

　　燃煤發(fā)電在改革開放40多年來做出了巨大的貢獻，目前來講仍是主體能源，要看到煤電在歷史發(fā)展過程中所做出的貢獻。

　　現(xiàn)在中央提出完整、準確、全面貫徹新發(fā)展理念，非常正確，非常到位，發(fā)展思路清晰，指出了方向，并清楚強調(diào)了步驟、目標和時間，執(zhí)行中一定要“從實際出發(fā)，有序進行，不能一刀切”，應按需治理。

　　煤電要有序淘汰落后產(chǎn)能。落后產(chǎn)能一定要下決心降下來，供電煤耗污染排放沒有降下來的煤電廠一定要關閉。要從實際出發(fā)，要在保證安全的前提下來達標。中央提出的目標、任務、要求很明確，要從實際出發(fā)，保障安全供電的前提下，完成淘汰落后產(chǎn)能的任務。

　　前一段時間，煤炭價格暴漲，需要政府干預，干預的慢了，就出現(xiàn)了問題。

　　要嚴控煤電裝機規(guī)模，加快現(xiàn)役煤電機組節(jié)能升級和靈活性改造。當前，亞臨界機組仍有990臺，將近2億千瓦的機組需要改造，超臨界機組也有2.8億千瓦。這些機組一旦實現(xiàn)升級改造，供電煤耗將大幅度降低。可以參照上海申能電力科技公司提供徐州電廠32萬千瓦亞臨界機組升級改造的技術方案和經(jīng)驗，每度電比現(xiàn)役30萬千瓦機組降低供電煤耗35克標準煤/千瓦時。

　　針對目前發(fā)電廠“只要發(fā)電就會賠錢”的情況，我認為電網(wǎng)應該要平衡，一旦虧損，發(fā)電廠積極性將更低。

　　還有一點，目前煤電的發(fā)電效率還不夠高，我們的平均水平在4000小時左右，而5000 -5300小時才是最佳效益。

 

　　《中國工業(yè)報》：請問中國是否已發(fā)展成為電力強國？躋身電力強國的標志是什么？

　　周鶴良：能源是人類社會賴以生存與發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，電力是現(xiàn)代社會能源利用的重要形式。中國是電力消費大國，也是全球制造大國。中國電力工業(yè)從無到有，從小到大，從弱到強。從1999年的185萬千瓦逐漸發(fā)展到現(xiàn)在的22億多千瓦，增長了上千倍。

　　從以下四個方面來看，中國已逐漸發(fā)展成電力強國。

　　第一，電力裝機容量規(guī)模宏大。截至2021年9月，我國電力裝機容量已達到22億9000萬千瓦，預計到年底將突破23億千瓦。

　　第二，電力運行品種比較齊全。由燃煤發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電、氣電、以及新能源（風電、太陽能、生物質(zhì)能）發(fā)電等構成，發(fā)展呈現(xiàn)多元化、多能互補特征。

　　第三，自主掌握電力裝備核心關鍵技術。電力工業(yè)裝備技術立足于自主技術成熟度不斷提高，主要體現(xiàn)在國產(chǎn)化率、市場份額占有率以及自主創(chuàng)新等方面。

　　第四，電力裝備上下游產(chǎn)業(yè)鏈布局合理、比較完整。不少電力裝備如風電、太陽能發(fā)電設備出口海外市場，國際合作不斷加強。

　　從以上四個方面看，我國電力裝備創(chuàng)新能力和水平不斷提升，中國成長為電力強國當之無愧。