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碳中和 系统性思维下的机会

北极星大气网  来源:智见能源    2021/2/1 9:42:15  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:碳中和 碳排放 巴黎协定

北极星大气网讯:9月22日,在第75届联合国大会期间,中国提出将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和一、什么是碳中和

碳中和,指二氧化碳的净零排放,即实现增加的二氧化碳量与减少的量相等,将人为活动排放对自然的影响降低到几乎可以忽略的程度。碳中和并不是「绝对零排放」,如果植树造林和碳捕集(CCUS)等技术能够将人为排放的温室气体移除,也可视为碳中和。

如今,越来越多的国家正在将碳中和目标升格为国家战略,Climate News 网站信息显示,目前已有 31 个国家和地区确立了碳中和目标,日本和韩国也在近期相继推出力争 2050 年前实现碳中和的计划。

碳中和目标战略被视作实践《巴黎协定》的升级版,中国于 2016 年 4 月 22 正式签署《巴黎协定》,并于 2016 年 9 月 3 日通过全国人大常委会批准,被提升至法律高度。

《巴黎协定》要求,全球平均气温相比于工业革命前水平升幅控制在 2℃ 以内并努力控制在 1.5℃ 以下。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)的科学评估,要实现 2℃ 目标全球二氧化碳中和的时间在 2070 年左右,实现 1.5℃ 目标全球二氧化碳中和的时间在 2050 年左右。

这意味着,中国碳排放总量在 2050 年要比现在下降 65% 以上,中国从达峰到碳中和过渡期只有 30 年时间,而发达国家需要 60 年至 70 年的时间。

二、“碳中和”的实施路径及对行业的影响

在以化石能源消费为主的今天,我国降碳主要举措包括“提能效、降能耗”、“能源替代”和“碳移除”三个方面,其中“提能效、降能耗”应是首要举措,主要集中在建筑、交通、工业、电力节能领域。

1、加快化石能源发电的淘汰速度。化石能源燃烧排放是造成温室气体循环失衡的根本原因,现在全球都在以低碳为名淘汰化石能源,中国无论是出于减排、环保还是能源安全,都将更快地淘汰煤电和天然气发电。前一阵子亚投行已经宣布不会给火电和涉煤项目融资,以后更多的政策都将往可再生能源倾斜。

2、 电气化、能效改进、智能电网、分布式发电将成为新的方向。新能源汽车的蓬勃发展不用多说,大家都能看到。未来新建的建筑也会更广泛地采用节能技术和分布式能源技术,从而推动智能电网的发展。

3、碳捕获、碳封存的商业应用将不断加快。现在将工厂排放出来的二氧化碳收集起来,并存储回地底或海底的技术仍然非常昂贵,处于试验阶段,距离商用还有很长距离。但有了 2060 的目标,相信资金和人才会更快地向碳捕获、碳封存领域聚集、促进技术进步。毕竟,即时全部使用可再生能源,我们也不能一点都不排放温室气体。

未来,可以预见碳中和对如下行业产生深远的影响。

三、能源互联网是实现碳中和的必要手段

碳中和只发展可再生能源是远远不够的。由于风电、光伏等可再生能源的不连续性,中国曾发生严重的弃风、弃光问题,如2015年和2016年,弃风、弃光率分别超过了15%和10%。

对传统电网来说,实现20%、30%的可再生能源接入已经难度很大了。但清华大学能源互联网创新研究院副院长高峰表示,“能源互联网可以实现可再生能源的高比例接入,将来电力系统中80%、90%都可能是可再生能源。”他表示,碳中和目标的提出让中国能源革命有了更明确的时间表,而能源互联网是能源革命的具体载体,其目标就是落实能源革命。

1、解决可再生能源高比例接入

2019年风、光发电量仅占我国总发电量的8.5%,电网企业能够通过一些手段做到很好消纳。但未来风、光大规模开发,高比例并入电网后,消纳问题该如何解决,系统安全如何保证?

高峰表示,随着新能源发电的技术进步、成本进一步降低,预期新能源必将迎来持续较长时间的高速发展期,将从局部地区开始逐渐形成一个新能源电力和电量高占比的电力系统。该系统电力电量总量充盈与时空不平衡矛盾突出,新能源消纳和电力系统安全的矛盾突出,将对电力系统的市场机制设计、规划设计、生产管理、运行控制带来巨大挑战。

单纯用储能来平衡风、光等可再生能源的波动性,成本高昂且不易实现。高峰表示,数字化转型是能源互联网的核心抓手,我们现在做的就是利用数字化的手段,打通源网荷储各个环节,例如把海量的分布式储能通过数字化手段形成一个虚拟的大型能源调节中心,进而助力可再生能源的高比例接入和使用,来实现清洁、低碳的目的。

通过需求侧响应和源网荷储的协同,能尽最大可能接入新能源,容纳新能源的波动性。未来理想状态下可以直接购买任一个地方的风电,点对点去匹配,从而最大化减小电网所受到的用电侧和新能源发电侧的波动性影响。小到一个社区或者工业园区,大到一个城市一个省份一个国家,都可以通过能源互联网的集中式和分布式协同来实现负载平稳,降低电网的调节压力。

2、煤电的灵活运用是实现碳中和的关健

现在有观点认为,煤电仍是不可或缺的,可再生能源的大比例接入离不开煤电的灵活性调节。煤电的灵活性改造是必需的,完全不依赖煤电不太现实,碳中和的概念并不是说零排放。“将来为了能够更好地接入可再生能源,可能偶尔需要煤电出力大一点,碳排放多一点,但从整体系统性来考虑,接入可再生能源更多,总体排放是减少的”。

“能源转型的过程就是把煤电从传统的基础性能源变成备用的调节型能源,随着高比例可再生能源的接入,煤电灵活性变的更为重要。但通过能源互联网,能在负荷自身中找到很多灵活性的能源,最大限度利用储能,从而减少对煤电灵活性的依赖”,高峰说到。

未来,不断的降低煤电或火电机组的利用小数,利用好火电机组在电网中的压舱石功能,安全稳定的与风光等清洁能源进行耦合,并在未来一段时期内给氢能、电化学储能的大规模运用,创造时空上的条件。

3、数字化助力节能、提效

能源互联网在“节能、提效”方面优势明显。高峰表示,通过数字化的手段可以很好的助力“节能、提效”,“首先搞清楚哪些环节有问题,哪些需要改进,在行业内目前处于什么水平,这些都可以用数字来说话,显而易见”。只有靠数字化的手段,才能更好地实现规划、建设、运行、管理、调控,再靠人工智能来进一步提升效能。“人的决策是基于固有知识下做出的一些反应,在复杂的情况下不一定能做到最优,想要更好的节能减排,就需要数字化的手段”。

传统做节能和能效服务,是想在同样输入情况下如何输出更多,或者输出相同的情况下如何让输入的能量更小。但在使用数字化手段之后,就不再是数字大小的问题,更多的是强调系统性思维。

能源互联网还体现在新模式的应用上,如用电储能成本比较高,可能就会选择热储能的方式,目的就是节能降耗,其中会涉及到多方合作的模式。“这就要考虑,多方合作到底应该怎么合作,企业内部数据怎么打通,内部、外部各层之间的多方数据怎么去协同,如何让用户参与到需求侧,参与到可再生能源波动的调节,如何让用户有获得感等等,这都需要有机制来保障技术的实现。”

四、系统性思维+能源生态=碳中和机会

互联网思维其实是一种系统性思维。在互联网公司所建立的那个系统当中,产品经理扮演的其实就是上帝的角色,他建立规则,通过规则,层层相套,环环相扣,通过正反馈的去影响系统当中各个主体的行为,进而让整个系统实现良性的运转。

作为传统行业运用互联网思维的模范,小米是一个例子。传统的手机行业是靠差价赚钱的,我一个手机成本1500,卖2000,那我就赚了500,这是传统思维的做法。小米的规则是什么呢?我一个手机成本1500,好,那我就卖1500,甚至1200我都敢卖。传统公司开始的时候肯定觉得小米疯了,或者是以为小米是要把他们挤破产了再提价,这是他们用自己的思维方式去思考得出的结论。可是对于小米来说,它其实不在乎硬件本身赚钱不赚钱,它是通过硬件来获取用户,用户才是小米的真正目标。有了用户以后,小米建立的一套生态系统就可以运行起来了,它可以在里面卖书、卖APP、卖商品、卖游戏……它可以把卖硬件亏的钱全都赚回来。

用互联网思维做产品,做服务,做营销,做管理,不纠结于一个环节的得失,构建系统,营造生态,在能源领域,构建能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的新型生态化能源系统。未来以电力为基础,以可再生能源利用为优先,通过多种能源协同、供给与消费互动、集中与分布并举,大众广泛参与,一步一步去实现中国碳中和的伟大目标。


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