【HVAC】江亿院士：调动用电终端的调蓄潜力，助力风电光电有效消纳

中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿在以"充分挖掘利用终端资源，解决风电光电消纳难题"为题做主旨报告。

江亿院士对电源结构变化所带来的新问题进行分析，提出利用私家车、建筑等终端承担调峰任务，并分享了采用动态碳排放责任因子的电网调节方法。展示新能源未来发展路径以及重要需求侧管理场景，体现了在双碳目标下能源互联网的重要作用。

由江亿院士的统计分析来看：风电光电最适合装在哪儿？不是像有些机构所觉得都是在西部，实际上是小头在西部，大头在中东部。

江亿院士提出了以下几个问题：

一是多装风电光电。要是满足冬天和夏天的需求，大概就会导致约20%的弃风弃光量，经济性太差，增加的成本太高。二是制氢、储氢、氢发电。把春天、秋天的电导到冬天和夏天去，但是经济性太差，因为这种跨季节储能只能是一次性的，储氢装置本身的经济回收也比较难。所以比较了各种办法之后，最后发现可操作的还是要保留一定的火电。

如果是这么大规模的风电光电，必须有弃风弃光，否则经济性很差。制氢之后，成为燃料或者再发电都挺对的，但是由于它的累计年运行小时数太少，所以算下来还是初投资高。再就是发展一些高耗电企业，如电解铝、做电石等，还是因为年运行小时数，所以折旧率高。再有一个办法就是电锅炉止热，但是春天不用热，这样就得发展大规模的跨季节储热，把春天的电存到冬天去解决建筑采暖问题，这可能是未来要仔细深入研究的一个发展热点。

中东部的土地资源贵，寸土寸金，所以很大程度要依靠城乡建筑的屋顶光伏，尤其是北方农村建筑都是平房，它的屋顶是特别丰富的资源，所以怎么开发好分布式的屋顶光伏资源是又一个问题。

所有人都知道风电光电一天里的大范围变化，那么怎么解决日内电源变化与需求的不匹配问题？这是新型电力系统面临的最大难题。

现在使劲发展水电+抽水蓄能，但是以各种资源条件来看，抽蓄离满足要求还差挺多的。所以除了水电和抽蓄之外，还要额外的储能和调节能力。现在有空气压缩储能、集中化学储能、太阳能熔岩、热发电等等，但是规划了一下，就占了很大的资源，而且投资也很大。

所以，大头是建筑资源加上私家电动车，这是还没有好好开发的一个巨大资源。

再有就是将来大规模的风电光电的转动惯量不够时，怎么解决实时调节、平衡稳定是又一个新问题。

先看电动车，要是充分把电动车的资源调度起来，关键是一位一桩，即停即接，同时是智能有序充电（不听车的，而听电网的），它就能够充分发挥巨大的储能能力，但是不能接在大电网上，因为功率太大，配电网受不了，而应该接在建筑配网里，充分利用好建筑配网资源。

除此之外，建筑里还有巨大的柔性用能和储能资源、围护结构的惯性，和空调末端结合起来，可使得空调的用电灵活可调。从上世纪90年代，我们就做了水蓄能、冰蓄能、水蓄热，这其实是对电网有一定贡献的。再加上电动车，还有大量的小家电都有电池，扫地的小机器人里也都带电池，那是巨大的可开发资源。

按照国外的文献统计，全世界的电池产量，55%用在电动车上了，我想应该比这个数还更多。接近30%的电池用在各种各样的小家电上，包括手机、计算机、便携机、扫地机器人，这个数太出乎意料了，与电动车电池有得一比了，所以怎么把这个资源好好地开发利用，比起建巨大的储能电池箱、集装箱有意义多了（不花钱），关键是怎么把它们调度起来，这就需要一个更加好的建筑室内的配电平台实现柔性，把这些资源充分调动起来，这也是我们说的光储直流新型配电的主要目的。

后面更重要的是怎么把这些资源调动起来，分布在全国千家万户，约1亿个末端，核心是怎么和电网协调互动。

江亿院士认为，得自己主动响应、主动调节，就是说按照现在的理念，统一由电网调度，更重要的是每个末端各为其主，都有它自己的主人。对这些分散的末端就需要有一个反映电网供需矛盾的统一信号，同时这个信号还要能够激励终端自行进行条件。

那么，用什么信号？电价。可以把碳作为一个激励机制设计出这么一套体系来。

我们的目标是希望控制火电，尽可能减少火电的发电量（碳排放量），可以根据这个目标计算出每个瞬间火电机组的碳排放量，包括碳排放责任因子、每度电有多少碳排放。但不应该是真实地要把这个责任搞清楚，这个差别是什么？这个火电机组尤其是煤电机组为什么运行？当负荷高峰时，因为末端要用电，它的碳排放都应该由末端用电者承担。

江亿院士总结，电力系统面临的重大变化，集中电源向集中与分布相结合的电源系统变化，现在是源随荷变，以后风电光电不停进化了，就要变成源和荷的协调，甚至于有荷随源变的趋势，那电源侧就省事了。电网的调控保障也从完全依靠电源侧的调节转为电源和终端共同承担，这样一来集中和分布的储能设施逐渐成为保障电网安全稳定运行的重要支撑，这和现在相比都是巨大变化。

在这样巨大变化的状况下，运行调节措施就必须要变化，而它的变化就需要设计制定新政策机制，因为不同的政策机制针对不同的主要矛盾，面对的是不同的系统结构和调控模式。所以，绝不能在已有的政策机制框架下去研究解决问题的方法，而只能根据改变了的现实状况重新设计新的政策机制，才能把解决调节问题。我们想的电力动态碳排放责任因子方法可能针对未来电源结构和电网调节将出现巨大变化而可以采用的很简单而可行的方法。

[1] 内容来源 | 北极星电力网，更多电力能源领域精彩内容推荐关注北极星电力网

[2] PPT来源 | 清华大学能源互联网创新研究院，经江亿院士同意，在此分享会议PPT，欢迎更多的人士关注支持中国的碳中和事业

[3] 视频来源 | 清华大学能源互联网视频号

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