刘吉臻院士讲解新能源技术与我国的能源安全问题

导读

      2月29日下午，中共中央政治局就新能源技术与我国的能源安全进行第十二次集体学习。

中共中央总书记习近平在主持学习时强调，能源安全事关经济社会发展全局。积极发展清洁能源，推动经济社会绿色低碳转型，已经成为国际社会应对全球气候变化的普遍共识。我们要顺势而为、乘势而上，以更大力度推动我国新能源高质量发展，为中国式现代化建设提供安全可靠的能源保障，为共建清洁美丽的世界作出更大贡献。

 

      中国工程院院士、新能源电力系统全国重点实验室主任刘吉臻教授就这个问题进行讲解，提出工作建议。中央政治局的同志认真听取讲解，并进行了讨论。

刘吉臻院士是谁？刘吉臻是发电厂自动化技术专家，中国工程院院士，华北电力大学教授、博士生导师，新能源电力系统国家重点实验室主任，中国新型储能产业创新联盟专家委员会主任委员。刘院士带领团队攻克了行业发展面临的多项关键技术难题，取得了具有开创性、系统性的研究成果：

2004年研发成功中国第一套火电厂厂级监控信息系统；

2011年主持研发成功中国最大容量1000MW超超临界机组自动化成套控制系统；

2013年研发成功世界首台600MW超临界循环流化床机组自动化控制系统。

针对中国大规模新能源电力消纳面临的难题，主持国家“973计划”项目，开展燃煤发电与可再生能源协同利用理论与技术研究。

创建了“新能源电力系统”国家重点实验室。

在2月29日的这次重要会议上，习近平在听取讲解和讨论后发表了重要讲话。他指出，党的十八大以来，我国新型能源体系加快构建，能源保障基础不断夯实，为经济社会发展提供了有力支撑。同时也要看到，我国能源发展仍面临需求压力巨大、供给制约较多、绿色低碳转型任务艰巨等一系列挑战。应对这些挑战，出路就是大力发展新能源。

 

　　我国风电、光伏等资源丰富，发展新能源潜力巨大。经过持续攻关和积累，我国多项新能源技术和装备制造水平已全球领先，建成了世界上最大的清洁电力供应体系，新能源汽车、锂电池和光伏产品还在国际市场上形成了强大的竞争力，新能源发展已经具备了良好基础，我国成为世界能源发展转型和应对气候变化的重要推动者。

 

　　要统筹好新能源发展和国家能源安全，坚持规划先行、加强顶层设计、搞好统筹兼顾，注意处理好新能源与传统能源、全局与局部、政府与市场、能源开发和节约利用等关系，推动新能源高质量发展。

 

　　要瞄准世界能源科技前沿，聚焦能源关键领域和重大需求，合理选择技术路线，发挥新型举国体制优势，加强关键核心技术联合攻关，强化科研成果转化运用，把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点，促进新质生产力发展。

 

　　要适应能源转型需要，进一步建设好新能源基础设施网络，推进电网基础设施智能化改造和智能微电网建设，提高电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力。加快构建充电基础设施网络体系，支撑新能源汽车快速发展。

要深化新能源科技创新国际合作。有序推进新能源产业链合作，构建能源绿色低碳转型共赢新模式。深度参与国际能源治理变革，推动建立公平公正、均衡普惠的全球能源治理体系。

 

　　实现科技自立自强，既要把握当今科技发展的大方向，又要坚持以我为主，突出问题导向和需求导向，提升科技创新投入效能。

虽然关于刘吉臻具体的言论在上述新闻稿中并没有记述，但对于新型储能的发展，这位权威专家一向持谨慎态度，他甚至曾在多种场合向过热的储能行业「泼冷水」。

 

       在刘吉臻看来，当前需要对储能有清醒认识。储能并不是万能的。在构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统过程中，储能要发挥作用，首先要把定位搞清楚。

 

      针对储能产业千军万马浩浩汤汤之势，2023年9月16日，刘吉臻院士在2023全球能源转型高层论坛论坛上作了《能源转型与新型电力系统》的主题报告。

      这次参加“储能产学研融合发展论坛”，我觉得这个题目非常适宜。或者说储能现在在我们能源转型和新型电力系统构建的大背景之下，已经成为了全社会和全球各个国家一个非常活跃的领域。

      会前我们也在积极交流。其实从国务院，到国家有关部门，从（2023年）5月份以来，仅就储能产业的态势、发展的前景分析、面临的问题瓶颈以及对策，已经两次委托中国工程院来提供研究报告。

      从概念上来讲，我们构建新型电力系统，实现能源的转型，储能它究竟在其中是个什么定位？应该往哪个方向去发展？是不是按照现在这个状态，千军万马大家浩浩荡荡都在做储能行不行？风险在哪里？还有一个，新型电力系统实际上从技术层面究竟是个什么样子？

在解决新型电力系统，特别是对于近来高比例的可再生能源风电光伏，是不是就以储能来应对？

      现在我经常听到社会上关于碳中和有两个解决方案，一个解决方案叫“风电、光伏加储能”，这将来就可以实现。

      还有一个解决方案是“不排斥化石能源，特别是煤炭，但是利用CCUS，烧煤导致二氧化碳排放，把它捕集、封存、利用不就没了吗！”“风电光伏

 

      随机波动，把它储起来在家里挂到网上不就行了吗？”

在此，我可以负责任地告诉大家：这都是外行的话，都是很不专业的概念，他不懂电是什么。

      电力是电子的运动，速度是光速每秒30万公里，这是人类科技和工程领域带给人们生产生活发生根本变革的一个极大的创新。

而这样一个系统，它也是物质转换从电源侧电荷的产生，到电荷不管以什么样的方式（光、热、做功）把它用掉，是在光速的速度下瞬间完成的。

比如我们现在产生的声音、产生的灯光耗了能量，这个能量也可能是张家口的某个风机、北京某个燃机或者燃煤发电机，它瞬间的能量瞬间消纳，两清，没了。

为什么？电荷最大的缺点是什么？是难以大量的堆积，注意我说的，是“难以大量的堆积”，这就是储能。

      有人说：你要不要这么悲观？我们现在手机用的不就是储能吗，还有这储、那储。

      我说：对，我期待把这个储能问题解决掉，但是“量变”和“质变”是个哲学的基本概念。

      我常讲：水可以储吗？当然可以！矿泉水储水，水库储水，都可以储。但是从大禹治水开始，就拿最近北方出现的洪水来说，储得了吗？储不了，那就只能疏导、排洪、疏通。

所以，我们对储能一定要有个清醒的认识，储能不是万能的。将来新型电力系统，能源转型以后的以新能源为主体的能源系统，储能要发挥作用，但是十分有限！

      真正解决问题的手段是什么？就是这个“源网荷”。我不大赞同讲“源网荷储”。面对“源网荷”，当你被充电的时候是个“荷”，放电的时候你就是个“源”，我认为“源网荷”就够了。

    “源网荷”这样一个电力系统，通过我们数字化、信息化，特别是智能化，叫“多源互补、源网协同、供需互动、灵活智能”这样一个动态平衡、运作形成的系统，那才是一个新型电力系统。

      所以，我这里先说了一下新型电力系统。关于新型电力系统，我们都知道几次工业革命带来能源革命，特别是第四次工业革命。因为第四次工业革命列出一堆，实际上它融合到一起是个整体，首先它有清洁能源、人工智能、机器人、量子信息、虚拟现实、生物技术等，这些东西才是我们将来新的工业革命带给我们的内涵。

当然，我们的现状，中国的能源现状和欧美国家没法比的。用一句话——我们仍然处在一个“煤基能源的时代”，和欧美相比落后了近70-80年。

      欧美的油气替代煤炭的能源革命已经完成，而我们现在不大可能完成这次能源革命。所以现在我们使用着全球二分之一以上的煤炭，占到全世界能源总消费量的四分之一。同时，我们也排放了近三分之一的二氧化碳。这是我们的国情。

有人讲，我们国家“富煤贫油少气”。我说：错了，我们落后了一个时代！美国、俄罗斯的煤炭比我们丰富了不知道多少倍！

      第一次工业革命，1950年时美国的煤炭占多少？现在美国用的煤炭占比和它上个世纪50年代差不多。它的增量是什么？是石油、天然气。这些年来，现在美国主体是石油、天然气，后来发展核能。它是站在这样一个能源结构上实现“双碳”。再看看我们自己，我们到目前为止，煤炭在能源消费当中还是在50%以上。

因此，我们要面对我国的国情，大力推动化石能源清洁化、清洁能源规模化和多种能源综合化。

      特别是对煤炭，是我们很长时间依赖的能源品类，这不是感情问题，“双碳”不是七手八脚把煤炭干掉，包括党中央现在也大力地讲，一定要把煤炭这篇大文章做好。

所以这些年国家能源政策不断调整，更加务实。作为一个整体战略，特别是包括今年7月份深改领导小组二次会议，再一次提出：“我们要深化电力体制改革，加快构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力系统，更好推动能源生产和消费革命，保障国家能源安全。”

      刚才各位领导也讲到了能源安全。现在我们把它称之为“能源转型的二十字方针”，这里特别强调了几点：

      第一个强调“安全充裕”。是安全、充裕，而不是捉襟见肘。我们现在整体能源供给能力建设不错，但时不时就出事了。今年夏天部分地区缺电，保供很困难。哪怕一个小时，你也必须得充裕。

      第二个强调了“经济高效”。谈技术的时候不要扔掉经济性。现在社会上一会儿氢能，一会儿储能，一会儿这，一会儿那，一会儿CCUS。我说你算算经济账再说，火电厂能不能全面配上CCUS？现在一千多、两千的煤价，全国有80%的火电厂是在亏损的情况下。还有人说CCUS，我说煤价再翻一倍能行吗？这不是胡说八道嘛。所以为什么我们讲“技术经济”？抛开经济谈技术，那叫胡扯。所以我们必须考虑供需协同，而发展的方向是“灵活智能”。

      大家不要误解我：刘院士好像对储能有意见。丝毫不对，不是这样的，我们是叫产学研融合，让储能走在正确的道路上，发挥应有的作用。

就像下一盘象棋一样，不是不喜欢“車、马、炮”，而是很好地把它调遣好、派上用场，把这盘棋赢了，这才是我们所需要的。

      所以从整体上，储能是篇大文章，有着很大的前景。我们梦想安全、高效、经济的储能技术，如果我们攻克的话，那我们实现这个能源转型、“双碳”目标，这些非常理想。

从全球来看，2022年投运的储能项目规模已达到2.4亿千瓦（这个2.4亿千瓦我也没考证这个数，究竟包括了什么？咱们之后再说）。新增规模3000万，比2021年翻一番，重点是中国、欧洲、美国新增规模占比分别为36%、26%、24%，说明发展态势不错。

但是为什么要谈新型储能？就是传统的储能不算。比如我们抽水蓄能，这不应该列入新型储能。

      我们重点看电化学储能，电化学储能目前是增长的主体。2022年全世界电化学储能的装机达到4500万千瓦，增长率达到80%，其中锂电池占主导地位。

这个数大不大啊？我觉得微不足道！你知道全世界装机是多少、电量是多少，看起来好像这个数字很大，其实是处于萌芽状态。尤其是在电力系统当中，在大规模新能源消纳的过程当中，新型储能基本上没有发挥什么显著的作用。中央报告里就这样显示的，相当于长江里弄了几个矿泉水桶，没有起到什么作用。

      将来能起多大作用姑且再说，将来这些储能可以装在哪里？可以装在“源”侧。比如国家的政策说“风光配储”，我也老批他们，我说：配它干什么？这不是瞎胡闹么，如果风光2块钱，储要花1块钱，你算过这个账吗？网侧说建储能电站，建它干什么？要调峰。调多长时间？有多大本事？

      我考察了不下5个这样的调峰电站，我说你把这几个月调峰电站运行的数据调出来，他们调不出来，有的很尴尬。基本没用，用的话也解决不了什么问题，不用可能也是对的。

现在从世界范围内来看，特别是欧盟国家，两个地方用得比较多，一个是用户侧。因为像美国，我们可能储能好多出口，在美国出口不错。它电价是市场价，有的甚至相差十倍甚至百倍的电价差，就是在极端的电价情况下电价飙涨。这时有些用户，比如有一个大商场，它有很多空地，就建几千瓦时的储能电站，在提高电价的时候我不用你的，我用我的储能电站，坚持过这24小时、8小时。它有回报、便宜、商业化。

      还有一些分布式的屋顶光伏，配上储能以后成为自己的一个相对稳定的供电系统。所以，在需求侧的应用，要远远好于在网侧和源侧。

这些问题，有时候我们调研可能也不够，一股脑地凭概念出发，“风光配储”这个路径肯定不是一个正确的路径。这个微量分布到世界各国真是微不足道。

新型电力系统的建设，包括现在的沙戈荒滩等等，是不是一定要依赖于更大规模的新型储能？根本没有论证！

      我在好几个场合讲过：你论证过吗？投资多大？运营成本多高？这都有待于我们深入探讨。因为论坛嘛，咱们讨论点问题，哪怕我们也没有给出答案。

所以我们国家现在一共是新型储能870万千瓦，整个储能1805万千瓦时，这当中当然是锂电池占了绝对的优势。

      从技术路线和造价来看，这里有这么一些数据，这还不是关键，我们看到它的成本造价也会随着技术的成熟逐步有所下降。这是刚才我谈到的，我们首先从近期、长期、远期来看，一定要把储能的定位搞清楚。

首先，我们希望储能能够促进新能源的大规模开发和消纳。以沙戈荒基地为例，现在“新能源配火电、配抽蓄”，这样必要的电化学储能配比是需要的，但是要搞清楚配多少、怎么用。

      第二个是支撑电网的安全稳定运行。谈到电网的安全稳定性，这是天大的事情。我们在一些场景谈过，电网的安全稳定，储能能够发挥什么作用，特别是近期以来，我们做了这方面的实际研究和应用。

      比如在宁夏的电厂搞了一个1.24兆瓦的飞轮储能，用来干什么？用来解决火电机组一次调频能力不足的问题。这个系统投入之后，运行快2年了，第一，有效解决这个厂原来一次调频考核不合格的问题，由亏损变成了盈利，而且短短3年左右就可以全部收回投资。我们没有想到一个小小的飞轮能够发挥如此大的作用。

      我把它比喻成什么呢？就像治病一样，对症下药！他刚好有这个病，不是买了特别贵的药，就是这个药上去以后，把这个病治好了。所以现在又在扩大规模，进一步把它在别的几个厂做得更大。昨天打电话，说我们这个项目评奖排名第一，大家高度赞扬。说明这个东西有用：经济性、可靠性、有成效！所以任何技术必须是这样去做。

       再一个是保障用户灵活高效的用电。

       新型储能发展技术，从基础需求来看，我们应用的场景、储能规模、储能时长以及应用地区，这些都要搞清楚。

       因为储能是个家族，对于其他各类技术，大家一定要知道。一说储能，刚才说到抽蓄、飞轮、压缩空气，甚至储热、制氢、生物质燃料等等，穷尽这些技术，有效加以融合。

       在电化学储能中除了锂离子电池、液流等等，放在车上的电池要求体积小、

能量密度高，要是放在沙戈荒里的储能箱子，要求价格合理、安全可靠、不要着火，你体积大就大，这有的是空间，所以这是技术路线的选择。

      我们要对新型储能技术举行示范工程，实践出真知。只有在工程示范的过程当中，才有可能发现问题、解决问题，而不是凭空来坐而论道。这当中，我们始终坚持产学研用一体化，一定要把技术攻关解决重大难题放在首位，核心还是要围绕着低成本、高安全和规模化。

      把储能放在我们这个新型电力系统里，有两个问题：

      第一个是放在哪里？“源”、“荷”、“网”三个地方往哪里放？

      第二个，储能的品类，电化学、抽蓄、压缩空气、飞轮等等纵横交错。那么核心要素是两条，一是安全性，二是经济性，要是把这几点抓住，我们的工作就是有成效的，就会取得刚才说到的“二十字方针”——清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能。

最后新型电力系统就是结构新。它的形态是革命性的，同时，从它的感知、检测、控制、运行都必然走向全面的智能化和信息化。