杜祥琬院士：未来电力系统有储能和智能控制结合、高比例非化石能源装机等特征 东部地区能源转型需三管齐下

前言：未来的电力系统应该有四个特征：一是高比例的非化石能源电力装机，二是集中式与分布式技术结合，三是多能互补，四是与储能和智能控制相结合。

平价倒逼能源转型

《能源评论》：无论从全球还是中国来看，新能源成本都在逼近传统化石燃料，您如何评价这一历史进程？

杜祥琬：高成本曾是制约可再生能源发展的因素之一，近年来其成本不断下降。以风电为例，1980～2013年，风电成本下降 90%，到2020年将与煤电相当。光伏发电成本也在快速下降，2010～2017年从 0.36美元/千瓦时降到了0.1美元/千瓦时，下降幅度达73%，且还在进一步下降。目前，除海上风电和光热发电成本仍然偏高外，水电、陆地风电、光伏发电的成本均已进入化石燃料电站的成本区间。

另一个更为重要的视角是投资，从全球能源投资来看，其重点已从煤炭逐步转向可再生能源，2017年全球可再生能源投资超出其他能源两倍以上。

《能源评论》：这是否预示着未来能源电力系统转型的方向？

杜祥琬：未来的电力系统应该有四个特征：一是高比例的非化石能源电力装机，二是集中式与分布式技术结合，三是多能互补，四是与储能和智能控制相结合。

从电网来看，未来转型的方向将是集中式电网的智能化与以分布式发电为基础的微网结合。集中式电网与微网可以双向互动，也可以独立运行，从而促进整个能源系统更加便利化、低碳化、智能化、网络化。

《能源评论》：随着新能源经济性的提升，非化石能源电力高比例正在成为现实。截至2018年底，我国非化石能源装机占比已经突破40%，发电量占比突破30%，随之而来的就是应用问题，您认为，在这方面谁应发挥重要作用？

杜祥琬：东部地区和城市的能源发展深刻影响着我国能源转型。

长期以来，东部是我国能源的主要消耗区，西部、北部能源资源丰富，东部能源主要靠西部解决。但是我最近研究发现，东部地区也有很多新能源资源，然而利用比例还是很低。如果将来东部能从能源“消费者”变为“产消者”，有助于缓解中国能源发展不平衡、不充分的矛盾。

同时，城市的能源利用水平是城市发展和社会进步的重要标志，我国城市人口众多，能耗较大，也因此成为能源转型的主战场。城市能源转型已具备良好的基础，但能源的供应、环境与管理面临着严峻挑战。

需统筹规划全国能源布局

《能源评论》：大规模发展新能源需要面临的一个重大挑战就是如何解决新能源的跨区消纳，也就是电从远方来的问题。您认为这会随着平价上网来临发生变化吗？

杜祥琬：我长期以来是支持西电东送的，而且现在依然认为还要西电东送。从目前的情况来看，西电东送可能还会有所增加，但随着东部电源的发展和西部经济的发展，西电东送的需求增量可能会出现拐点，至于具体时间，取决于国家规划和政策引导等因素。

因此，新形势下减轻西电东送、北煤南运的压力势在必行，这也是根据我国国情应该考虑的能源转型的方向问题。从资源可能性、技术可行性、经济可行性等方面，东部各省完全有可能做到能源较高比例的自给。比例具体能达到多少，各个地方要因地制宜。

《能源评论》：无论是基于环境容量，还是能源总量控制，东部地区肯定不能增加传统火电比例，那究竟该如何提升东部城市能源自给比例？

杜祥琬：是的。这就需要在战略的指导下认真规划包括东部在内的全国电力和能源布局，包括源、网、荷、储、管、服等方面。一个突破方向就是新能源。如果东部的新能源开发和自给做得好，就能减少西电东送和北煤南运的压力，这对国家和人民都是好事，一定程度上也有助于改善我国能源发展不平衡、不充分的问题。

因此，一定要转变观念，转变习惯。东部从能源“消费者”变为“产消者”的能源发展思路符合电力转型和能源革命的方向，有利于电力系统的经济性、安全性、灵活性，也符合绿色、低碳、高效、安全、智慧的方向。

《能源评论》：您认为，东部地区从能源“消费者”变为“产消者”的信心来自哪里？

杜祥琬：东部各省是节能提效的先行区，核能发展的优先区，海上风电、海洋能发展的优势区，天然气（含非常规）、LNG进口的接收区，还可以叠加分布式光伏、生物质（固废资源化）、地热、工业余热、部分水电等。

中东部地区可再生能源资源潜力非常大，总体来看，目前已经开发的风能和太阳能仅占可开发资源量的不足十分之一。

数据表明，在考虑低风速区域的情况下，我国中东部地区风能资源可开发量共8.96亿千瓦。水深在5～20米范围内的海上风电可开发量约2.1亿千瓦，陆上和海上风电可开发资源量共计约11亿千瓦。

在太阳能方面，中东部地区集中式光伏电站可开发的潜力是3.58亿千瓦，分布式光伏装机的潜力是5.31亿千瓦，包含光伏建筑一体化在内，共计近9亿千瓦。中东部房屋建筑面积大约10万平方公里，如果2050年总用电量的1/4由光伏产生，所需要安装面积大约是中部东部现有房屋面积的1/4。

技术、体制、观念缺一不可

《能源评论》：风电、光伏等能源具有波动性、间歇性，要靠哪些新技术、新模式来解决？

杜祥琬：规模化发展新能源要跟储能相结合。与此同时，火电的灵活性可以为太阳能、风能调峰，再加上东部网络和信息技术、智能化技术、大数据、云计算等快速发展，都会为东部地区发展可再生能源提供技术支撑。

近期来看，通过虚拟电网和泛在电力物联网技术可以很好解决。比如，可以将集中式智能电网和以分布式发电为基础的微网网络相结合，二者双向互动，通过虚拟电厂技术，结合储能单元，再加上大数据智能化管理，把源、储、调、用统筹起来，成为“智能大管家”。

《能源评论》：技术之外，还有哪些关键环节需要克服？

杜祥琬：东部城市能源自给观念确立后，需要进一步解决体制问题。比如，光伏建筑一体化非常适用于东部城市，我国工商业屋顶分布式光伏的理论安装容量不小于300吉瓦，但由于相关部门协调不利，缺乏相关标准，导致目前满足要求的屋顶不到30%，如果完善相关政策，未来发展潜力巨大。

因此，要把我国东部分布式可再生能源发展与国家各部门的政策结合起来，在建筑、农业、土地等领域制定明确的能源转型目标，然后落实到各个产业部门、企业、用户等层面。

《能源评论》：体制问题的深层原因您认为来自哪里？目前各地的发展现状如何？

杜祥琬：对于城市能源转型而言，政府、企业的努力以及配合非常重要，但最需要转变的是思想观念，即让东部从能源的“消费者”变为能源“产消者”，做到寓电于民。长三角地区包括沿海大型城市，都应该树立这样的思想观念，即要尽可能充分利用当地的可再生能源。

我在东部多省调研后发现，不少地区还没有完全树立起使用身边能源的观念。当然，也有些地方走在了前列。比如，浙江省湖州市正在推进“家庭屋顶光伏计划”，力争到2020年建成10万户家庭屋顶光伏，届时该市煤电装机占比要降到37%，这一计划在浙江具有普适性。嘉兴的能源来源既有核电，又有光伏和风电等，能源结构中非化石能源占的比例相当高，还有信息平台支撑能源系统整合。江苏省盐城市也提出，尽快把可再生能源发电占比提高到50%以上。这些城市的做法具有借鉴价值，江苏、浙江、山东等省份都能够做到高比例自给，东部地区新能源产业市场前景和发展空间非常广阔。

《能源评论》：您如何看待清洁能源的未来？

杜祥琬：清洁替代、电能替代是能源转型的大势所趋。历史经验表明，清洁能源要成为主导能源，往往要经历漫长的过程，比如煤炭替代薪柴用了173年，石油替代煤炭用了106年。可再生能源如何从替代能源成为主导能源，能否实现高质量高比例发展，才是关键。

上述中东部能源新发展思路，符合电力转型和能源革命的方向，利于电力发展趋于平衡、充分，利于电力系统的经济性、安全性、灵活性，符合绿色、低碳、高效、智慧，也体现了从“政府办电、大企业办电”方向。未来，在多方共同努力下，中国能源的格局和能源结构将会有极大改善，中国的能源转型、能源革命前景将会无限光明。