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

　　——專訪原機械工業部電工局局長、機械電子工業部重大技術裝備司司長周鶴良

　　中國工業報 余娜

 

　　10月24日，中共中央、國務院印發《關于完整準確全面貫徹新發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、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上。到2060年，綠色低碳循環發展的經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?！?/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？為實現2030年碳達峰、2060年碳中和目標，我國電力工業應如何發力？電力裝備工業發展現狀如何，我國是否躋身電力強國之列？

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

 圖為原機械工業部電工局局長、機械電子工業部重大技術裝備司司長周鶴良

　　新型電力系統亟需電力電子技術

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

　　周鶴良：2021年3月15日召開的中央財經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，發揮大電網優勢，風、光、水、火互相調劑，跨區域補償調節，構建以新能源為主體的新型電力系統。

　　構建以新能源為主體的新型電力系統，意味著風電和光伏將成為未來電力系統的主體。大力發展風能、太陽能、生物質能，提升“三北”地理水、風、光綜合開發能力，提升沙漠、戈壁、荒漠等地區外送消納能力。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，優先推動風能、太陽能就近開發利用。

　　風電、太陽能的遠距離輸送，會帶來波動性、間歇性、隨機性等不穩定因素。依靠風、光發電，實際上是“靠天吃飯”。風電、太陽能并網、消納、運行，將對電力系統的平衡調節、靈活運行、安全可控帶來挑戰，即電力的穩定性、安全性可能發生變化，還將對電網電壓，頻率波動等產生影響。單靠風電、太陽能，難以保障電網安全送電。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同能源系統。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，來控制電網的穩定性。目前我國的碳化硅半導體技術，發展比較滯后。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，這些企業都比我們發展得快，發展得好。

　　中國仍然處于起步開發階段，市場占有率比較低，據初步測算，國內市場份額占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。

　　新型電力系統中的發、輸、供、配、用等環節，為電力裝備提出了更高要求，即存量數字化、控制網絡化、狀態可視化、功能一體化、信息互動化。在電網的終端電器形成一個控制單元，具有通信、保護、診斷、報警、轉換、保障功能。通過先進的電力電子技術，可以保障電網運行的穩定和可靠。

 

　　《中國工業報》：為實現我國2030年碳達峰、2060年碳中和目標，電力裝備工業應如何發力？

　　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，我國可再生能源發電裝機容量已經達到9.34億千瓦，燃煤發電裝機容量達到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，石油發電用了80多年，人類從木材過渡到煤碳，又發展到石油、天然氣。而今，一個以火電、水電、核電、氣電、風能、太陽能、生物質能加儲能協調、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，應繼續嚴控煤電裝機規模，有序淘汰落后煤電機組，有序升級改造現有煤電亞臨界機組，有序合理新建最先進煤電機組。

　　與此同時，加快實現電力電子功率半導體器件產業化，以保障大規模新能源風電、太陽能并網、消納和運行的靈活性、可靠性和穩定性。

 

　　中國電力工業從小到大、從弱變強

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

　　周鶴良：電力為什么失調了？是因為沒有處理好安全供電與雙碳的關系。

　　燃煤發電在改革開放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展過程中所做出的貢獻。

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

　　煤電要有序淘汰落后產能。落后產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，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，保障安全供電的前提下，完成淘汰落后產能的任務。

　　前一段時間，煤炭價格暴漲，需要政府干預，干預的慢了，就出現了問題。

　　要嚴控煤電裝機規模，加快現役煤電機組節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。這些機組一旦實現升級改造，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S32萬千瓦亞臨界機組升級改造的技術方案和經驗，每度電比現役30萬千瓦機組降低供電煤耗35克標準煤/千瓦時。

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

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

 

　　《中國工業報》：請問中國是否已發展成為電力強國？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展的重要物質基礎，電力是現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。中國電力工業從無到有，從小到大，從弱到強。從1999年的185萬千瓦逐漸發展到現在的22億多千瓦，增長了上千倍。

　　從以下四個方面來看，中國已逐漸發展成電力強國。

　　第一，電力裝機容量規模宏大。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。由燃煤發電、水力發電、核能發電、氣電、以及新能源（風電、太陽能、生物質能）發電等構成，發展呈現多元化、多能互補特征。

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

　　第四，電力裝備上下游產業鏈布局合理、比較完整。不少電力裝備如風電、太陽能發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，我國電力裝備創新能力和水平不斷提升，中國成長為電力強國當之無愧。