由廣東省充電設施協會、新能源汽車產業網和振威展覽股份聯合主辦的2018新能源汽車充換電技術高峰論壇在深圳舉辦。

以下是中國科學院院士、中國電力科學研究院名譽院長周孝信院士的專題報告

各位專家大家上午好!非常高興能夠參加這個論壇。因為我是做電力的，電力系統。新能源汽車，特別是電動汽車對我們接下來的用電會產生非常大的影響，因為可預期，現在量比較小，但未來在終端消費用電中會占很大的比例，同時因為充電設施的快充等等，它的特性會給我們電力系統的運行、電網的運行，帶來很大的影響，所以我們也非常關注。但我本人不是做這個工作的，所以今天給大家簡單一下宏觀的情況，就是從未來的發展，我們希望電力系統應該怎么發展。所以我們最近起了個名，叫新一代電力系統，等一下給大家做介紹。

主要內容這么幾部分：第一是能源轉型與新一代電力系統，大家都談能源轉型，我們國家十九大習主席的報告里也提到：構建清潔低碳、安全高效的能源體系，這個是能源轉型的一個號召。下面再包括其它的內容。

能源轉型的主要目標是什么，目標也很清晰，我們國家2016年已經發布了“十三五”的能源和電力系統的規劃，同時也還發布了2030年的能源生產和消費革命的占比，這個是提出了我們國家2020年、2030年以至于對未來2050年建成現在能源體系，也就是我們講的清潔低碳、安全高效的能源體系就是2050年建成。具體的指標一個是控制我們國家能源消費的總量，控制這個數是到2020年希望能夠到50億噸標準煤，不是真正的煤炭，是標準煤，是能量單位，標準煤。

還有一個具體的指標，就是非化石能源要占15%以上，什么叫非化石能源，就是風能、太陽能、水能，另外就是核能，這些加起來在總的50億噸里面要占15%，這是一個我們很重要的指標。

對電力來說，2020年的電力來說，要到20億千瓦，要非化石能源的裝機占40%左右等等目標。2030年新能源消費總量要增加到60億噸，非化石能源占比20%左右，非化石能源的發電量加上核能發電，電量要占50%，2050年希望非化石能源的占比超過一半。

這曲線就是我們總的能源消費里面分成三大類，一個是煤炭，煤炭就是黑線，2010年占70%，全國所有的能源消費里面它的占比是最大的，所以我們國家是以煤為主的能源體系，比例很高。但是我們希望在2020年的時候達到60%，這個有可能實現，因為現在每年都在下降。到2050年到多少，我們認為應該到20%左右，這可能比較低了。綠顏色的就是剛才講的是非化石能源，一直增長，從目前10%幾，不到15%，增長到50%。黃顏色的線是油氣，油氣我們預計，石油天然氣加起來穩定在30%左右。這個非常重要，在座的做電動汽車充電，實際上我們看電是哪里來的，清潔是未來的方向，如果電60%70%是煤發的，就不是清潔的，所以我們要逐步改善一次能源的結構，最終使電動汽車充的電基本上是非化石能源、可再生能源，那就完全是清潔化了。

剛才講了一個重要的指標，一次能源消費中非化石能源占比哪里來的，就是風能、太陽能、核電，底下列了一些數，這是過去的參數。算下來就是會顏色的數，2015年11%，2016年12.3%，2017年13.4%，紅色的數是我算的，我只算了電，還有沒法轉化為電的，就稍微高一點，高一個百分點左右 。應該說我們這些可再生能源的發電，我們的核電，它的作用非常大，在能源轉型過程中起非常關鍵的作用。

這是剛才說的新一代電力系統，新一代電力系統我們把電力系統分成三個發展的階段，叫三代電力系統，或者叫三代電網。所謂第三代就是從本世紀開始，主要的特征就是可再生能源要占很高的比例，逐步達到這么好的比例，使電動汽車所充的電主要是可再生能源提供的，這是我們的目標。

另外就是從網絡結構來說，大電網和分布式的微電網等等，就不說了。

我們根據剛才說的這個目標，現在是國家目標，我們把它細化了，根據這個目標來估算這個電應該是什么樣的情況，這是計算的模型。

這是我們算一下2017年的情況，2017年的電力組成，它已經過去了，所以這些數基本上是準的，因為它公布的數對不上，總數和公布的對不上，我們用模型算了一下，讓它對得上，大概差不多。左邊的圖就是裝機容量，右邊圖是發電量或者用電量，煤電用電量是66%，這個比例還是很高的，你們充電充的66%的電是煤發的。當然，我們最近幾年風電太陽能生物質能發電都有很大的發展，加上水電，占比要占到30%，有30%的電我們認為是很清潔很環保的，70%左右還是要進一步地加強。

這是根據國家目標的估算定的，算下來是怎樣的，用剛才的模型，一個是2020年，一個是2030年，一個是2050年，2050年是我們現階段能源轉型的最終目標，在這個體系之下我們的電應該這樣。這個時候的電就很干凈了，2050年能源消費總量是55億噸，比現在稍微高一點，比這個最高點60億噸還往前降了，非化石能源發電量到78%，也就是78%的電是非化石能源，所謂化石能源就是煤炭、天然氣。當然天然氣現在也算是清潔能源，所以到2050年我們的電動汽車充的電，我們可以自豪地說我們的電是干凈環保的。

左邊的圖是終端消費，終端消費就是大家用電，包括工廠、企業，包括商業，包括居民，包括建筑，電占多少，目前來看電占的比例不高，2010年是21%，2020年23%，這個比例要逐步提高，我們這里還沒有非常詳細的考慮，將來我們交通系統的電氣化，實際上是估算，所以最終到2050年到43%的終端消費、能源消費是電氣化。所以我們國家的電網提出叫“再電氣化”，終端消費里因為還有天然氣和其它一部分煤炭，還是要占很大的比例，效率還要進一步提高。

剛才講的這些事放在這張圖上，這張圖叫做新一代電力系統生產消費參數演化的趨勢，黑的是一個煤炭的電量比重。

下面我們簡單說一下，我們剛才講目標的實現，要逐步演化，因為過去以化石能源危主的結構，演變到一個非化石能源為主的電力結構，這樣的電力系統有什么樣的技術特征?將來目標怎么實現，要靠高比例的可再生能源，包括水電、風電、太陽能發電、生物制電等等，它所占的比例越來越大。

第二，高比例電力電子裝備電力系統，將來我們的傳輸、我們終端的消費和終端的分布式電源，它上網基本上要通過電力電子裝備來上網，充電設施里面它的變換器，電直流或者電交流，它都是電力電子裝置，這個大家都清楚。輸電系統也是一樣，現在是直流輸電越來越發展，比例越來越高了。

第三叫多能互補的綜合能源電力系統，將來終端消費能源的效率是要從目前很低的水平逐步提高，怎么提高?用戶需要什么我們就直接給他什么，而且相互之間要互補，使整體的效率能大幅提高。過去浪費很多，終端用能效率過去只有30%幾，我們希望逐步提高，提高到50%60%。綜合能源系統里也包括充電網絡的作用

第四是信息物理融合的智能電力系統，這些對將來的系統影響還是非常大的，我知道我們國家電網做了個汽車的充電平臺，也是靠網絡技術來實現的，各種各樣的功能都有，這是智能化的一個趨勢。我就不細說了，因為在座的不是搞電力系統的。

比例到底多高，右邊的圖，不同的省份，我這個數還比較老，各省的一些風電加工服務，30%40%都有，西部的省份。甘肅省2016年的情況40%，風電、太陽能裝機占全國太陽能裝機的41%，歐洲國家像丹麥，他們比這個還高，但是它是在一個大網之中的小國家。

看一下電力電子裝備，這里畫了幾個直流輸電的圖。

這張圖畫的是2017年，這是最新的一張圖，很寶貴的，2017年我們國家超特高壓直流輸電系統的圖，廣東地區很小的一個電網，我說的是面積不大，有九條直流輸電窩在這個地方。上面那個華東，上海、江蘇、浙江、安徽這些地方，畫了個圓圈里，有10條直流輸電，送電的地方是西部的三峽，還有西北部的煤電這些。

這是柔性直流電網，右邊的圖是我們的設想，將來我們跟西部搞新型的直流輸電網絡，把大的風電場、水電站連起來。

西部的能源基地也搞綜合能源，中東部也搞綜合能源系統，目的就是提高能源系統效果，提高接受可再生能源的能力，比如說分布式熱電能聯產。

下面說幾個技術的突破，有這么幾點：一個是太陽能、風能發電和電網友好技術，最近參加了一些新能源的會，他們還是很樂觀，到2020年以后，發電效率的提高價格會逐步降低。第二從電網系統來講還是儲能的環節，如果將來能夠把電動汽車的能力，充電使用，空閑的時候起到儲能的作用，這樣對電力系統的運行，對用戶的使用也都是很有好處的，所以儲能很重要，進步也很快，價格降得也很快。但是從目前來說，還不能完全達到我們的期望。高效、低成本、長壽命的要求。基本上電動汽車的電池儲能和電網的儲能有一些不同，但是我們希望將來能夠充分地發揮電動汽車在空閑的時候能夠對電網有一種模式，商業模式，給用戶電網運行都有好處。

這是具體的太陽能發電效率怎么進一步提高，各種各樣的材料。

這是光伏發電的價格和成本和效率。

這是風電，風電的發展勢頭也非常好，它的半徑越來越大，看下面這張圖。另外海上發電。

這里說的是儲能，儲能這里面也考慮了電動汽車，二次電池、現役電池這些儲能的效果，這是我們課題做的結果，給大家看一看。包括大規模、集中式的電站儲能情況。下面給出了每個階段總的儲能需求多大，2020年抽蓄儲能容量22個GW，2030年是97GW，2050年是336GW。

這是幾類技術整體突破的顛覆性影響。高可靠性低耗損電力電子技術，有一段時間發電還不夠快，技術上還需要進一步突破。還有絕緣技術和超導技術。再就是人工智能，我們期望很大，但是大家也都在考慮，但實際上具體怎么做，具體怎么發展，突破口在什么地方，這個都得研究。寬禁帶半導體技術，它的耐高溫性能很好，體積也很小，所以是下一代非常重要的方向。

這個說的是我們輸電的情況，講的是輸電管道，過去我們輸電一個是成本很高，再一個電壓做不高。從蘇州到南通之間，過江的一個，輸電線怎么過江呢，過去架線，中間一個線路塔輸過許，但中間太寬了，塔不行，這個塔航運部門也覺得不行，影響交通，所以就在江底下走，就像我們修地鐵，就從中間挖，但代價非常大。

這個說的是將來輸電可以用一體化超導能源管道，輸能管道，這個現在也在做，國家項目在立項。

技術上就不細說了，時間關系，大家也不是搞這個專業的?？偨Y幾句話：建設清潔低碳、安全高效能源體系是我國新一輪能源革命的核心目標，能源轉型是實現這一目標的關鍵步驟。

第二，電力系統由以化石能源為主向低碳可再生能源為主轉型，將對能源轉型目標的實現起關鍵作用。所以我們這個也要轉型，電力系統要轉型，過去是以煤為主，現在過渡到以非化石為主。

第三代電力系統是100多年來第一二代電力系統的傳承和發展，是推動能源轉型發展、構成現代能源體系核心的新一代電力系統。

高比例可再生能源、高比例電力電子裝備接入電網，多能互補綜合能源以及信息物理深度融合智能化電網，是新一代電力系統的顯著技術特征。

幾類技術突破有可能對未來能源電力系統各環節的發展形態、系統整體效率、運行控制方式和運營模式帶來全局性、變革性甚至顛覆性的影響。充電設施的發展是在能源轉型過程中起了很多關鍵作用。

我今天的報告就到這里，不一定很清楚，時間關系。謝謝大家!