如何破解新旧能源交替之困的问题(如何破解新旧能源交替之困难)

正处于实现双碳目标关键窗口期的中国，正在重塑极其庞大、复杂的能源体系。

这项任务的难度在于，随着工业化、城镇化的深入，我国能源需求必然持续增长，必须以巨大的规模完成从“化石能源为主”到“清洁能源为主”的转变。增量和库存。改变。从历史上看，每种新能源进入能源市场并达到相当大的比例都需要五十多年的时间。中国能源改革的目标和决心是前所未有的：2020年，非化石能源消费占中国能源结构的比重约为16%，到2060年，这一比例将达到80%以上。届时，90%的电力将来自清洁能源。

由于可再生能源发电量固有的波动性，新旧能源的并网，特别是越来越多的可再生能源并网，对能源安全提出了新的挑战。如何在保障能源安全的同时稳步实现碳减排目标？这依赖于不同能源品种和技术的整合和互补。GE近期发布的《GE中国能源转型白皮书》认为，能源转型需要渐进、全面，兼顾资源禀赋、能源安全和长期减排等多重因素。转型不可能一蹴而就。技术创新不仅是解决能源转型困境的关键，也是能源转型的关键驱动力。

“我国煤炭能源结构高、城镇化发展快、转型周期短，使得能源转型任务必须兼顾经济性和稳定性。”GE全球副总裁兼GE中国区总裁向伟明表示，在全球范围内，GE致力于解决能源转型的“三难困境”，即能源的可及性、可靠性和可持续性；在中国，GE注重实现能源供应稳定与消费经济之间的平衡，不断推出、开发最适合的能源解决方案。

长期以来，绿色技术创新渗透到GE的各个业务领域。2020年，GE提出“3050可持续发展目标”，与中国实现低碳发展的目标高度契合。GE借助全球领先的风电技术和天然气发电技术，全力支持中国低碳新图景，与燃气电、抽水电等调节电源互补新能源发展，同时加快探索新能源。更可持续的未来航空。

灵活性电源，新型电力系统的“关键拼图”

与煤电相比，清洁低碳发电是天然气发电的天然优势。以每千瓦时电力的二氧化碳排放水平来看，燃气发电厂比燃煤发电厂减排50%-60%。但在新的电力体系中，天然气发电的作用远不止于此。

随着新能源的快速扩张，电力系统的物理形态、技术基础、运行机制正在发生根本性变化。风电、光伏发电在具有明显波动性、随机性和间歇性特征的电网中所占比重越高，电网对灵活供电的需求就越迫切。只有足够灵活的电力供应，才能“顺畅”“任性”的可再生能源，维护电网安全稳定。

国际能源署2021年5月的一项研究表明，随着可再生能源或非化石能源比例的增加以及全球能源系统想要实现净零排放，当前电力系统的灵活性需要提高四倍才能实现支持未来的系统。供应稳定、可靠、灵活。

尽管我国新能源规模和增速位居世界第一，但国内电力系统长期缺乏灵活电源，两者之间的矛盾日益突出。在储能技术突破经济约束并实现大规模商业应用之前，燃气发电和抽水蓄能是主要的灵活供电选择。《白皮书》引用的数据显示，目前我国燃气发电和抽水蓄能仅占电力系统的6%左右，而美国等发达国家的燃气发电和抽水蓄能德国、法国、日本、意大利仅占电力系统的6%左右。该系统占比超过10%。与发达国家相比，我国灵活、高效、清洁的稳压电源比例与发达国家相比还存在较大差距。

燃气发电不仅将在煤电有序退出中承担清洁替代的角色，而且具有与可再生能源高比例匹配的优质调峰调频性能，保障电网稳定运行。《白皮书》认为，推动能源绿色低碳转型，有序扩大工业、建筑、交通、电力等领域天然气利用规模，充分发挥天然气发电的高效、灵活气电调峰运行、启停速度快、建设周期短、气电调峰等特点，是建设以新能源为主体的新型电力体系的重要组成部分。是助力能源碳达峰、构建清洁低碳、安全高效的能源体系的重要途径之一。

经过多年的技术创新和型号变革，GE目前最先进的9HA燃气轮机与同级别燃气轮机相比，在灵活性、运行效率、经济性能、环保性能等方面均取得了骄人的表现。其优良的调峰能力、快速起停等优势，可以很好地补充风电、太阳能等可再生能源，有效对冲可再生能源不稳定造成的电网波动，充当电网稳定器和供电支点。因此，它也可以在全球各区域市场得到广泛认可。

随着国际能源价格剧烈波动，燃气和电力的燃料成本大幅增加。在此形势下，如何提高燃气和电力的经济性，最大限度地发挥其清洁优质调峰资源的作用？

对此，GE燃气发电中国区总经理徐新认为，气价上涨的影响可以通过“增收节支”来缓冲。所谓开源，是指通过技术改造，进一步强化燃气发电作为灵活电源的特性，帮助燃气电厂在电力辅助服务方面获得更高回报。节流是指通过技术创新提高机组效率，从而减轻燃油成本压力。

据《白皮书》介绍，我国首座GE9HA.01燃气电厂——中国天津华电军粮城电厂自投运以来一直运行稳定，联合循环效率达63.36%，是国内效率最高的电厂。目前在中国运行的HA级燃气轮机机组。最高时，年二氧化碳减排量达到180万吨。

GE9HA燃气轮机

抽水蓄能作为技术最成熟、最经济、最灵活、最有大规模开发条件的电源，也将为保障电力系统安全稳定运行提供重要支撑，是大电网建设的重要保障。——规模化发展可再生能源。

从技术原理上来说，抽水蓄能电站就像一个由水制成的“大蓄电池”。当电网负荷较低时，将电能转化为水势能并储存起来，然后在负荷高峰时将水能转化为电能。抽水蓄能电站从停机到满负荷运行只需几十秒到几分钟。

GE携手中国三峡集团在乌东德建设精品水电项目

我国抽水蓄能产业的黄金发展期已经到来。去年9月国家能源局发布的《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》号文件提出，我国投运抽水蓄能电站总规模为3249万千瓦（注：1GW=100万千瓦）。到2025年，抽水蓄能电站规模将达到6200万千瓦以上。到2030年，生产总规模将达到1.2亿千瓦左右。这意味着中国抽水蓄能装机容量将在10年内增长近两倍。

作为全球水电领域的领先企业，GE在过去50年里持续生产抽水蓄能水力发电机组。截至目前，已生产抽水蓄能水轮发电机组139台，总发电量2.2万兆瓦。广泛应用于各类抽水蓄能水电站。

GE水电在中国的典型案例：安徽金寨电站（抽水蓄能）

GE水电中国副总经理徐爱军表示，通过不断创新，GE近年来开发了变速抽水蓄能机组，能够更有效地利用有限的水资源，具有更高的效率、灵活性和电网平衡性。能力。首台变速项目机组于2018年在瑞士投运。凭借全球经验和本地化生产，GE将抓住中国抽水蓄能领域新的市场机遇。

技术创新为迈向零碳未来铺平道路

在新旧交替的能源革命过程中，风电特别是海上风电成为推动能源转型的重要路径。

公开资料显示，我国大陆海岸线长约1.8万公里，海上风能资源丰富，适合大规模开发建设海上风电场。截至2021年底，我国海上风电装机容量位居全球第一。沿海省份经济发达，但能源消费总量约占全国能源消费总量的一半，仍以化石能源为主。他们面临着减少碳排放的巨大压力。海上风电成为其调整能源结构的主要举措之一。

据《白皮书》统计，2021年和2022年初，全国沿海各地区将出台海上风电规划和支持政策。其中，广东、山东、浙江、海南、江苏、广西等地区已初步明确了海上风电发展目标。“十四五”期间，全国海上风电规划装机总量超过100GW。随着海上风电机组价格持续下降、建设成本逐渐降低，“十四五”阶段海上风电将迎来爆发式增长。

比较典型的是，广东这个经济大省、电力消费大省，制定了雄心勃勃的海上风电发展规划，继续开发丰富的海上风电资源。根据《广东省海上风电发展规划(2017-2030)》，广东计划到2030年底建成投产海上风电装机容量约3000万千瓦，形成整机制造、关键零部件生产协调发展的海上风电产业体系、海上建设及相关服务业，并整合海上风电产业。建设成为全省具有国际竞争力的优势产业之一。

广东海上风电发展规划也指出，经济性是制约海上风电的重要因素。与传统化石能源和目前成熟的光伏、水电技术相比，海上风电成本仍然较高；此外，海上风电需要设备和施工技术。要求高，机组需要能够承受抗台风、耐盐雾腐蚀等海洋环境挑战；选址和建设受海域等客观因素影响，程序相对复杂，前期工作耗时较长。

应对一系列挑战，企业的技术创新至关重要。

2019年，GE在广东省揭阳市投资建设中国首个海上风电组装基地。该基地也是GE在全球第二条能够生产迄今为止最强大的海上风力发电机Haliade-X的生产线。今年3月，首批本地组装生产的Haliade-X13MW海上风机从揭阳发运，供应英国DoggerBank海上风电场。2020年，GE位于广州的海上风电运营开发中心投入使用。该中心和组装基地构成了立足广东、辐射亚太的区域性海上风电生态系统的重要支点。它们将有助于优化区域能源结构和产业链转型。升级。

GE海上风机组装基地位于广东省揭阳市

《白皮书》指出，大型化、轻量化、智能化是海上风机技术发展的大趋势。也是实现集约用海、减少前期投资和后期运行维护成本的客观需要。

目前GE在广东生产组装的Haliade-X海上风机最大额定功率可达14MW。按照IEC-IB风速等级设计，可承受极限风速70m/s。其12MW和13MW机组拥有权威独立认证机构DNV颁发的T级（台风级）认证，可在整个生命周期有效抵御台风等极端风况，保持安全、高效、稳定运行，并且即使在中低风速下，可实现比行业标杆风机更高的满功率小时。

GEHaliade-X14MW海上风力发电机

GE海上风电中国区总经理林奇表示，当前，海上风电正在走向国际化海域，海上施工、风机吊装等成本已成为风电场建设的主要支出。GEHaliade-X机组可大幅降低每千瓦初期投资，为海上风电迎接新机遇、解决新挑战提供了良好的技术平台。

《白皮书》显示，GE目前也在与海洋工程公司Glosten合作，探索浮动式海上风力发电机的应用前景，重点提高海上风电场能量传输的效率和稳定性。

国际能源署在2021年9月发布的《中国能源体系碳中和路线图》中估计，中国二氧化碳的主要来源是电力工业（48%）、工业（36%）、交通运输（8%）和建筑（5%）。除了电力之外，交通运输也是不可忽视的主要碳排放部门。《白皮书》指出，未来，建设满足便捷、低碳要求的交通运输体系，将成为衡量航空、铁路、公路建设是否与经济社会发展相适应的唯一标准。

GE全球副总裁、GE中国区总裁向伟明表示，在航空领域，GE及其合资企业与合作伙伴长期合作，开展涵盖飞机发动机架构、空气动力学、材料科学和燃料等领域的研发创新，并不断降低飞机成本。燃料消耗和碳排放。在窄体发动机方面，C919使用的LEAP-1C发动机和A320neo使用的LEAP-1A发动机均由GE与赛峰集团的平股合资企业CFM国际公司生产。他们目前的燃料消耗和二氧化碳排放量都高于上世纪。20世纪70年代和1980年代发动机总数减少了40%。在宽体飞机方面，GE航空集团为波音787开发的GEnx发动机与1970年代的CF6发动机相比，实现了燃油效率40%的提升。

中国商飞C919国产干线客机搭载LEAP-1C发动机作为唯一西方动力装置

为了进一步帮助航空业节能减排，航空发动机制造商GE正在开发新的减碳技术，包括混合动力电动飞行、氢燃料发动机、100%应用可持续航空燃料等。预计将进一步提高燃油效率，从而减少等效碳排放。去年，GE与CFM国际启动了“RISE可持续发动机先进技术验证项目”，预计与目前广泛使用的LEAP发动机相比，油耗和碳排放降低20%以上，并实现100%使用替代能源，例如可持续航空燃料和氢气。兼容的。

CFMRISE发动机技术示范项目——开式风扇

去年12月，联合航空使用LEAP-1B发动机进行了全球首次使用100%可持续航空燃料的客运飞行。项伟明表示，随着技术不断进步，如果可持续航空燃油的成本进一步降低到与石油或现在的航空煤油同等水平，甚至略高，这项技术有望快速大规模推广。“几乎所有GE发动机都可以使用可持续航空燃料，这不再是技术问题。”

GE9X发动机

氢能因其能量密度高、来源多样、终端零排放、用途广泛等多重优势，被广泛认为是终极能源。GE正在持续加大多种氢能利用技术路线的创新。

《白皮书》表示，目前GE的HA燃气轮机可以实现50%的掺氢燃烧。国内首座天然气氢双燃料9HA电站将于2023年在广东能源集团惠州大亚湾石化区综合能源站投产，该电站两台机组将采用我公司生产的9HA.01重型燃气轮机GE与哈尔滨电气有限公司合作，实现10%的氢气混合比例，与天然气混合燃烧。GE还制定了技术路线图，计划到2030年将HA级燃气轮机的氢燃烧能力提高到100%。

惠州大亚湾石化区综合能源站效果图

GE燃气发电中国区总经理徐新表示，随着可再生能源成本不断下降，具有价格竞争力的“绿氢时代”将随之而来。达到100%氢气燃烧后，不仅可以解决能源安全问题、提高电网的可靠性，还可以进一步提高可再生能源的利用率。

在航空领域，GE已开始开发氢燃料驱动的发动机，以减少飞行过程中的碳排放。今年2月，GE与赛峰集团的合资公司CFM国际宣布与空客合作启动氢示范项目，进行氢燃料发动机的地面和飞行测试，为零排放飞机投入运营奠定基础到2035年。这是继前述RISE项目和NASA混合动力项目之后，GE在过去一年宣布的又一革命性减排技术项目。

项伟明表示：“未来，GE将继续汇聚全球智慧和经验，通过推动低碳运营、投资创新研发、产业链合作，与当地合作伙伴携手，帮助中国实现电力高碳排放。工业和交通运输。该行业的低碳转型推动了更加可持续的未来。”