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周孝信：光伏电价在3毛钱以下时 光伏制氢成本和天然气制氢差不多

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本文整理自周孝信院士在snec第十四届开幕式后的论坛上做主题演讲“能源转型中构建我国新一代电力系统”
新一代电力系统的两大主要特征及五项指标
国家2016-2017年公布的《能源生产消费革命战略》 ， 能源发展目标最重要的两条 ， 一个是能源消费总量50亿吨标煤 ， 2020年 ， 非化石能源占一次能源消费15% 。 电力发展人均用量等等都已经实现利 ， 未来我们的目标是什么呢？实际上在2016年-2030年能源生产消费战略里面也提出来了 ， 到2030年能源消费总量是60亿吨 ， 非化石能源占比20% 。 当然 ， 更长期的2050年非化石能源占比超过一半 。
现在说到新一代电力的主要特征主要有二：一个叫结构模式特征 ， 一个是技术特征 。 结构模式特征就是四个 ， 可再生能源优先、因地制宜的多元能源结构；集中分布并举、协同可靠的电力生产和供应模式；供需互动、多能互补、节约高效的用能用电的方式；面向全社会的平台型和综合能源电力服务 。
技术上有四条 ， 1、是高比例可再生能源；2、高比例的电力电子装备第；3和多能互补综合能源；4、信息物理深度融合的智慧能源 ， 人工智能、大数据、互联网这些和能源深度的融合 。
衡量新一代电力系统到什么程度有五项指标：1、非化石能源在一次能源消费中的比重 ， 我们这个比重主要是来自于一次电力；2、非化石能源发电量在发电量中的比重 ， 这个是能源占比提出的指标 ， 2030年达到50% 。 3、电能在消费终端中的比重 ， 我们希望不断提高这样的比重来实现比较全面的电气化 。 4、系统总体能源利用效率 ， 特别在用电的环节能源用电的效率；5、能源电力系统二氧化碳排放总量 ， 我们做电力系统的人应该对全球气侯变化做出贡献 ， 这贡献就体现在二氧化碳的排放量 。
2025-2050能源结构的设想和三个坚持
过去的一年 ， 装机容量上煤电占整体的50% ， 太阳能光伏发电占11% ， 水电占18% 。 从发电量来看 ， 煤炭去年占58% ， 太阳能发电占3% ， 风电加起来少于10% 。 由此可见 ， 我们的能源转型任务、目标任重道远 。
周孝信院士做了这样的设想 ， 希望可以实现：
到2030年 ， 非化石能源的太阳能发电、生物质发电、风电加起来占29% ， 水电占16% ， 核电占7% ， 煤电占40% ， 气电8% ， 太阳能的发电和风电基本持平 。
2035年年底的装机一共是46亿千瓦 ， 太阳能发电17亿 ， 风电是9亿 ， 两个加起来占57% 。 太阳能发电占18% ， 超过了风电 ， 风电占15% ， 水电占15% ， 煤电占31% ， 占三分之一不到一点 。
2050年 ， 光伏装机占43% ， 23亿千瓦装机 ， 风电占14% ， 煤电只有3.8亿千瓦 ， 它主要是调节作用 ， 同时作为备用 ， 只占7% ， 但是煤电电量占15% 。 太阳能占16% ， 风电占21% ， 加起来47% 。
要想实现这一设定 ， 需要三个坚持和不动摇
第一 ， 坚持能源消费总量控制和非化石能源占比的目标不动摇 。 保证国家战略规划2020年50亿吨标煤 ， 非化石能源占15%2030年60亿吨标煤 ， 非化石能源占20%目标的实现 ， 对此电力发展的责任重大 。
第二 ， 坚持电源结构绿色转型的方向不动摇 。 非化石能源电力提供90%以上的一次能源中非化石能源份额 ， 是我国实现能源转型的主要支撑 。 除继续大力发展可再生能电力外 ， 核电也应有适当较快的发展 ， 核电未来的目标大概19%的电量 ， 它有它的一席之地 。
第三 ， 坚持满足人民日益增长电能需求的目标不动摇 。 人民对高品质生活日益增长的追求、网络信息产业的加速发展、化石能源电替代进程的加快等因素对电能需求的更快增长 ， 未来全社会人均用电量和点凝在终端能源消费中比重等指标可能超出之前的预期 。
光伏制氢前景广阔
周孝信院士指出：新一代电力系统的关键技术 ， 氢能是我们未来主要的能源之一 。 给大家看制氢成本 ， 煤制氢成本 ， 每立方氢大概是1块钱 ， 甚至低于1块钱 ， 这个是非常非常便宜的 。 目前 ， 国家制氢主要靠煤气 。
【周孝信：光伏电价在3毛钱以下时 光伏制氢成本和天然气制氢差不多】天然气制氢的价格大概是2块钱左右 ， 便宜的时候1.5元 ， 贵的时候2块钱、2.5元 ， 再贵的时候4元 ， 制氢成本取决于天然气的价格 。
而光伏制氢 ， 光伏电价在3毛钱以下时 ， 制氢成本和天然气制氢差不多 ， 当光伏电价为0.34元/kWh时制氢成本为每立方米2块钱 ， 天然气也是2块钱 。 所以太阳能光伏制氢是非常非常有前景的 。 大连化学物理研究所主导的一个项目 ， 在科研的基础上做了什么呢？就是千吨级规模的太阳燃料合成工业示范工程 ， 在兰州 ， 今年年底要验收 。 每小时10兆瓦的光伏可以供两套这样的装置 ， 每方氢耗电4.2kWh ， 单套装置1000方氢/小时 。 若光伏电价0.3元/kWh ， 考虑电解成本与天然气制氢成本持平 。
但如果用弃电成本低于0.1元/kWh ， 成本甚至可以低于煤制氢 。
氢做什么呢？氢和电网的关系 ， 可再生能源制氢 ， 大规模制氢 。 天然气管道输送一部分制作氢气 ， 很重要的是支持氢与二氧化碳合成甲烷 ， 此外 ， 也可以和二氧化碳合成制甲醇 ， 甲醇就是酒精 ， 甲醇反过来还可以制氢 。
氢和电力关系非常非常紧密 ， 希望成为未来能源非常非常重要的组成部分 ， 而且解决我们国家石油天然气依赖国外的情况 ， 只需要我们光伏成本降下来 ， 1毛钱的话完全可以代替煤电制氢 ， 变成绿色 。
二氧化碳是原料 ， 我们现在有很多的人为电厂 ， 一直到2050年人为电厂还是有的 ， 我们把人为电厂的二氧化碳捕集起来 ， 和氢气合成 ， 就变成太阳能的燃料了 。
当然 ， 这不是最终的成果 ， 最终的成果我们希望没有二氧化碳 。
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