采用先進(jìn)電力電子技術(shù) 構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)

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

　　中國(guó)工業(yè)報(bào) 余娜

 

　　10月24日，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰和碳中和的工作意見(jiàn)》。

　　文件提出“加快構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系。到2030年，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上。到2060年，綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)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(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到80%以上，碳中和目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。”

　　如何打造清潔低碳安全高效的能源體系，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)？為實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和目標(biāo)，我國(guó)電力工業(yè)應(yīng)如何發(fā)力？電力裝備工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀如何，我國(guó)是否躋身電力強(qiáng)國(guó)之列？

　　帶著上述問(wèn)題，《中國(guó)工業(yè)報(bào)》記者近日獨(dú)家專訪了原機(jī)械工業(yè)部電工局局長(zhǎng)、機(jī)械電子工業(yè)部重大技術(shù)裝備司司長(zhǎng)周鶴良。

 圖為原機(jī)械工業(yè)部電工局局長(zhǎng)、機(jī)械電子工業(yè)部重大技術(shù)裝備司司長(zhǎng)周鶴良

　　新型電力系統(tǒng)亟需電力電子技術(shù)

　　《中國(guó)工業(yè)報(bào)》：您認(rèn)為構(gòu)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(kāi)的中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議提出，要構(gòu)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(shí)施可再生能源替代行動(dòng)，深化電力體制改革，發(fā)揮大電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，風(fēng)、光、水、火互相調(diào)劑，跨區(qū)域補(bǔ)償調(diào)節(jié)，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。

　　構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，意味著風(fēng)電和光伏將成為未來(lái)電力系統(tǒng)的主體。大力發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能，提升“三北”地理水、風(fēng)、光綜合開(kāi)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(shè)大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目。堅(jiān)持集中式和分布式并舉，優(yōu)先推動(dòng)風(fēng)能、太陽(yáng)能就近開(kāi)發(fā)利用。

　　風(fēng)電、太陽(yáng)能的遠(yuǎn)距離輸送，會(huì)帶來(lái)波動(dòng)性、間歇性、隨機(jī)性等不穩(wěn)定因素。依靠風(fēng)、光發(fā)電，實(shí)際上是“靠天吃飯”。風(fēng)電、太陽(yáng)能并網(wǎng)、消納、運(yùn)行，將對(duì)電力系統(tǒng)的平衡調(diào)節(jié)、靈活運(yùn)行、安全可控帶來(lái)挑戰(zhàn)，即電力的穩(wěn)定性、安全性可能發(fā)生變化，還將對(duì)電網(wǎng)電壓，頻率波動(dòng)等產(chǎn)生影響。單靠風(fēng)電、太陽(yáng)能，難以保障電網(wǎng)安全送電。這些問(wèn)題需兩種途徑來(lái)解決。

　　第一是構(gòu)建多能互補(bǔ)的綜合協(xié)同能源系統(tǒng)。10月20日，國(guó)家第一批大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目之一，國(guó)家首個(gè)利用既有火電通道打捆外送新能源多能互補(bǔ)項(xiàng)目——大唐托克托外送項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)動(dòng)員大會(huì)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(bǔ)綜合能源基地，成為世界看中國(guó)能源綠色轉(zhuǎn)型的標(biāo)志性窗口。多能互補(bǔ)成為不少燃煤電廠升級(jí)改造的主要途徑。

　　第二是要采用先進(jìn)的電力電子技術(shù)。新型電力系統(tǒng)需要新型電力電子技術(shù)保護(hù)它、控制它。

　　電能的高效傳輸、存儲(chǔ)，電網(wǎng)的控制保護(hù)，要采用先進(jìn)的控制技術(shù)，即采用先進(jìn)硅基IGBT和碳化硅半導(dǎo)體芯片技術(shù)，來(lái)控制電網(wǎng)的穩(wěn)定性。目前我國(guó)的碳化硅半導(dǎo)體技術(shù)，發(fā)展比較滯后。從國(guó)際上來(lái)講，美國(guó)的英特爾，韓國(guó)的三星，臺(tái)灣的臺(tái)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(guó)仍然處于起步開(kāi)發(fā)階段，市場(chǎng)占有率比較低，據(jù)初步測(cè)算，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(shí)間才能市場(chǎng)化。上海華虹、中芯國(guó)際、嘉興斯達(dá)、中車株洲、常州宏微等，都是中國(guó)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(luò)化、狀態(tài)可視化、功能一體化、信息互動(dòng)化。在電網(wǎng)的終端電器形成一個(gè)控制單元，具有通信、保護(hù)、診斷、報(bào)警、轉(zhuǎn)換、保障功能。通過(guò)先進(jìn)的電力電子技術(shù)，可以保障電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定和可靠。

 

　　《中國(guó)工業(yè)報(bào)》：為實(shí)現(xiàn)我國(guó)2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和目標(biāo)，電力裝備工業(yè)應(yīng)如何發(fā)力？

　　周鶴良：這是一個(gè)非常艱巨的任務(wù)，也是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，必須付出艱苦的努力。截至2020年底，我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到9.34億千瓦，燃煤發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)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(dá)到9億千瓦以上，占比80%左右，但燃煤發(fā)電量仍然高達(dá)60%以上，說(shuō)明煤電供應(yīng)在中國(guó)仍占過(guò)半比重。

　　在當(dāng)今世界，煤電用了一個(gè)半世紀(jì)，石油發(fā)電用了80多年，人類從木材過(guò)渡到煤碳，又發(fā)展到石油、天然氣。而今，一個(gè)以火電、水電、核電、氣電、風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能加儲(chǔ)能協(xié)調(diào)、和諧、有序、多元化、多能互補(bǔ)的電力結(jié)構(gòu)格局逐漸形成。

　　我建議，應(yīng)繼續(xù)嚴(yán)控煤電裝機(jī)規(guī)模，有序淘汰落后煤電機(jī)組，有序升級(jí)改造現(xiàn)有煤電亞臨界機(jī)組，有序合理新建最先進(jìn)煤電機(jī)組。

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

 

　　中國(guó)電力工業(yè)從小到大、從弱變強(qiáng)

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

　　周鶴良：電力為什么失調(diào)了？是因?yàn)闆](méi)有處理好安全供電與雙碳的關(guān)系。

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

　　現(xiàn)在中央提出完整、準(zhǔn)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(qiáng)調(diào)了步驟、目標(biāo)和時(shí)間，執(zhí)行中一定要“從實(shí)際出發(fā)，有序進(jìn)行，不能一刀切”，應(yīng)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(lái)，供電煤耗污染排放沒(méi)有降下來(lái)的煤電廠一定要關(guān)閉。要從實(shí)際出發(fā)，要在保證安全的前提下來(lái)達(dá)標(biāo)。中央提出的目標(biāo)、任務(wù)、要求很明確，要從實(shí)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(wù)。

　　前一段時(shí)間，煤炭?jī)r(jià)格暴漲，需要政府干預(yù)，干預(yù)的慢了，就出現(xiàn)了問(wèn)題。

　　要嚴(yán)控煤電裝機(jī)規(guī)模，加快現(xiàn)役煤電機(jī)組節(jié)能升級(jí)和靈活性改造。當(dāng)前，亞臨界機(jī)組仍有990臺(tái)，將近2億千瓦的機(jī)組需要改造，超臨界機(jī)組也有2.8億千瓦。這些機(jī)組一旦實(shí)現(xiàn)升級(jí)改造，供電煤耗將大幅度降低?？梢詤⒄丈虾Ｉ昴茈娏萍脊咎峁┬熘蓦姀S32萬(wàn)千瓦亞臨界機(jī)組升級(jí)改造的技術(shù)方案和經(jīng)驗(yàn)，每度電比現(xiàn)役30萬(wàn)千瓦機(jī)組降低供電煤耗35克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)。

　　針對(duì)目前發(fā)電廠“只要發(fā)電就會(huì)賠錢”的情況，我認(rèn)為電網(wǎng)應(yīng)該要平衡，一旦虧損，發(fā)電廠積極性將更低。

　　還有一點(diǎn)，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(shí)左右，而5000 -5300小時(shí)才是最佳效益。

 

　　《中國(guó)工業(yè)報(bào)》：請(qǐng)問(wèn)中國(guó)是否已發(fā)展成為電力強(qiáng)國(guó)？躋身電力強(qiáng)國(guó)的標(biāo)志是什么？

　　周鶴良：能源是人類社會(huì)賴以生存與發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，電力是現(xiàn)代社會(huì)能源利用的重要形式。中國(guó)是電力消費(fèi)大國(guó)，也是全球制造大國(guó)。中國(guó)電力工業(yè)從無(wú)到有，從小到大，從弱到強(qiáng)。從1999年的185萬(wàn)千瓦逐漸發(fā)展到現(xiàn)在的22億多千瓦，增長(zhǎng)了上千倍。

　　從以下四個(gè)方面來(lái)看，中國(guó)已逐漸發(fā)展成電力強(qiáng)國(guó)。

　　第一，電力裝機(jī)容量規(guī)模宏大。截至2021年9月，我國(guó)電力裝機(jī)容量已達(dá)到22億9000萬(wàn)千瓦，預(yù)計(jì)到年底將突破23億千瓦。

　　第二，電力運(yùn)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(fēng)電、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能）發(fā)電等構(gòu)成，發(fā)展呈現(xiàn)多元化、多能互補(bǔ)特征。

　　第三，自主掌握電力裝備核心關(guān)鍵技術(shù)。電力工業(yè)裝備技術(shù)立足于自主技術(shù)成熟度不斷提高，主要體現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)化率、市場(chǎng)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(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備出口海外市場(chǎng)，國(guó)際合作不斷加強(qiáng)。

　　從以上四個(gè)方面看，我國(guó)電力裝備創(chuàng)新能力和水平不斷提升，中國(guó)成長(zhǎng)為電力強(qiáng)國(guó)當(dāng)之無(wú)愧。