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能源互联网创新北京雾霾治理模式

作者:何继江  来源:中国能源报  发布时间:2017-1-11 8:46:00

中国储能网讯:雾霾笼罩京城时常发生,北京的雾霾治理,需要通过发展能源互联网新模式来寻找突破。治理雾霾将是一场人民战争。能源互联网将广泛发动人民群众,共同推进能源革命。

北京霾源主要来自本地

2016年7月8日,环保部环境规划院发布2015年度全国PM2.5跨省输送矩阵。2015年,北京PM2.5来源中,本地污染排放贡献66%,其中,河北输送占18%,天津、山东输送分别占4%。这个数据残酷地告诉我们,即使河北完全不向北京输送污染物,按照平均水平,北京的污染物水平也只能减少三分之一,本地产生的污染物足以造成严重的雾霾。

北京市环科院副院长潘涛曾表示,北京本地PM2.5主要来源于两类污染物,一个是氮氧化物,另一个是挥发性有机物(PM2.5的前提物)。这两类污染物排放来源占第一位的都是移动源,包括小客车、大货车、渣土车等。

北京治理雾霾需要能源革命

北京彻底治理雾霾需要能源革命,把化石能源造成的污染物排放减少到最小程度。这需要三大领域的转型,一是电力系统转型,二是建筑用能转型,三是交通用能转型。

1、电力系统转型。北京的电力系统最大程度地接纳可再生能源,北京市区域内不再有化石能源电厂。目前,北京需要提高接纳外部输入的风电光伏发电的能力,二是北京市内的风电光伏,特别是分布式光伏要大力开发。

2、建筑用能转型。城市和乡村的建筑采暖主要依赖电力和各种可再生能源供热。北京计划2017年实现城六区和通州、大兴、房山等平原地区基本“无煤化”;到2020年实现全市平原地区基本“无煤化”。农村使用散煤取暖的问题基本得到解决。四大燃气热电厂和燃气锅炉在氮氧化物排放问题的解决需要控排技术的进步,以及进一步的电能替代。

3、交通用能转型。即公交车辆和私人汽车基本替换为零排放汽车,普及电动汽车和燃料电池汽车,淘汰燃油汽车。飞机燃油替代比较困难,目前可以先在机场推广电能替代,下一步可将生物燃油作为备选技术方案。

本文提出北京市交通用能转型的行动路线图。

一、淘汰燃油汽车,加快普及电动汽车,发展燃料电池汽车。

1、建议北京2017年新增10万辆汽车牌照中燃油汽车少于2万辆,电动汽车和其它新能源汽车8万辆以上。

2、2020年北京市禁止燃油汽车上牌照。

3、2020年北京实行燃油汽车单双号限行制,并通过不断提高乘用车的尾气排放标准和环保税强制淘汰排放较高的乘用车。

4、2030年,北京基本禁止燃油车上路行驶。

二、电动汽车与分布式光伏协同发展。

1、电动汽车所使用电力的增量全部来自于分布式光伏等可再生能源。按500万辆电动汽车计算,每辆车每年用3000度电,总计150亿度电量,这需要北京有13吉瓦的光伏为电动汽车提供清洁电力。

2、一部分分布式光伏是安装在北京市,另一部分以分布式光伏或集中光伏电站形式安装在其他地区,通过绿电交易的形式为北京的电动汽车充电。

三、鼓励车辆共享和低碳出行。

1、鼓励电动汽车、低速电动汽车、电动自行车、电动踏板车均采用电子车牌,安装物联网芯片,接入互联网,鼓励车辆共享。

2、鼓励城市公共自行车分享租赁,鼓励市场化企业依托互联网技术开展自行车分时租赁业务。

3、提倡自行车和步行优先,城市道路中优先建设自行车道;

4、鼓励建设自行车光伏廊道,提供遮阳避雨并且能发电的低碳出行道路。

北京应尽快制定淘汰燃油汽车的时限。要淘汰燃油汽车,并不表示目前的替代技术已成熟,而是环境目标倒逼所必须做出的选择。

近期目标是缓解严重雾霾,中期目标是达到PM2.5浓度10微克/立方米的空气质量标准,远期目标是《巴黎协定》所确定的2050—2100年实现温室气体净零排放,这三大目标要求最终淘汰燃油汽车。

“APEC蓝”和“阅兵蓝”表明单双号限行可以明显缓解雾霾,其效果已得到确认。但我们的目标并不是北京减少严重雾霾就可以了,第二阶段目标是PM2.5浓度达到世界卫生组织所提出的10微克每立方米的标准。

世界卫生组织(WHO)认为,PM2.5浓度小于10微克每立方米是安全值,在这个水平之上,总死亡率,心肺疾病死亡和肺癌的死亡率会增加(95%以上可信度)。我国PM2.5标准采用世卫组织设定过渡期35微克/立方米的目标。随着经济的不断发展,人们对环境的要求越来越高,中国迟早会采取10微克每立方米的目标,那就要求包括燃油汽车在内的各类污染源的排放控制在极低水平。

第三阶段目标是应对全球气候变化所提出的目标,《巴黎协定》已于2016年11月4日正式生效,这份文件明确在本世纪下半叶温室气体排放实现净零排放。燃油汽车作为一种规模化的碳排放源,将最终被淘汰。

能源互联网创新雾霾治理模式

2016年2月,国家发改委等三部分联合发布的《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》,该文件将“互联网+”智慧能源简称为能源互联网,强调它是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态,具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。

该文件提供的思路有两方面可以有效借鉴到北京的雾霾治理工作中。其一是发展新能源+电动汽车运行新模式。充分利用风能、太阳能等可再生能源资源,在城市、景区、高速公路等区域因地制宜建设新能源充放电站等基础设施,提供电动汽车充放电、换电等业务,实现电动汽车与新能源的协同优化运行。其二是培育绿色能源灵活交易市场模式。建设基于互联网的绿色能源灵活交易平台,支持风电、光伏、水电等绿色低碳能源与电力用户之间实现直接交易。挖掘绿色能源的环保效益,打造相应的能源衍生品,面向不同用户群体提供差异化的绿色能源套餐。培育第三方运维、点对点能源服务等绿色能源生产、消费和交易新业态。

2016年7月下旬,国家能源局发布国能科技[2016]200号文件《关于组织实施“互联网+”智慧能源(能源互联网)示范项目的通知》。文件指出,能源互联网试点要“充分利用能源互联网的可再生资源和通信功能,充分借鉴互联网思维”,这可以概括为三个核心要素:可再生能源、通信功能、互联网思维。文件提出了基于电动汽车、灵活性资源、智慧用能、绿色能源灵活交易、行业融合等五种能源互联网试点示范的典型创新模式。基于绿色能源灵活交易的试点示范可以包括这样一些创新:

绿色能源的灵活自主平衡交易,实现分布式能源、分布式储能主体,依托配电网和互联网交易平台,实现与个人、家庭级各类微小用能主体间的点对点实时自主交易。探索开展绿色能源认证、绿色货币、绿色证书等绿色能源新型商业模式。开展分布式光伏直供负荷试点,在商业电价较高地区,积极开展分布式电源微平衡交易试点,探索分布式光伏直供工商业或电动汽车机制,实现光伏发电“自发自用、余量交易”。

基于绿色能源灵活交易的能源互联网试点示范充分体现了可再生能源、通信和互联网思维等三个要素,而且把以分布式光伏为主体的绿色能源灵活交易与电动汽车协同发展将是北京治理雾霾产生重大效果。

按目前计划,北京市2020年保有40万辆电动汽车,年用电量估计约12亿千瓦时电量。北京地区安装100万千瓦的光伏就可以产生这么多的电量。通过绿色能源灵活交易体系和新能源+电动汽车运行新模式,实现电动汽车所用增量电量均来自可再生能源,实现电动汽车与可再生能源协同发展,促进北京的雾霾治理。

如果在2030年或稍后的将来,北京市有500万辆电动汽车,则需要大约1300万千瓦的光伏为其提供电力。

人人参与绿色电力直接交易

北京市可以通过绿色电力直接交易方式促进电动汽车和分布式光伏协同发展,建议发动互联网的力量,促使每个市民能够方便参与,为治理北京的雾霾做自己的贡献。建议北京市开展如下行动。

对企事业单位实行绿电配额制,根据建设用地规模和能源消费总量要求安装光伏或购买绿电。

由北京市安排权威机构,如北京市节能环保中心对北京的公共建筑的光伏装机资源进行排查统计,确定可安装光伏的资源量。

建设绿色电力开发和交易平台,组织开发公众建筑的光伏。

市民可以参与光伏众筹购买光伏。

市民可以将其光伏所发电售给电网,领取售电收入和国家补贴,也可以直接交易方式出售给其他购电方。

市民、企事业单位或其他社会组织可以向电动汽车等减排活动捐赠绿电。

一、关于对重点用能单位的绿电配额制。

2016年12月16日,北京市政府发布了《关于调整〈北京市碳排放权交易管理办法(试行)〉重点排放单位范围的通知》(京政发[2015]65号),根据此通知要求,重点碳排放单位范围由之前的排放总量10000吨(含)调整为5000吨(含)。按目前统计,重点排放单位的数量为947家。本市行政区域内年综合能源消费总量2000吨标准煤(含)以上的单位为报告单位,需在规定的时间内按照要求向市发展改革委提交上年度碳排放报告,其数量为582家。

如果对这些重点排放单位设计绿电配额制,要用其所用电力在2020年必须有5%来自绿电,可以自建光伏,也可通过绿电直接交易系统购买光伏等绿电。粗略估算,仅这些单位的绿电配额将超过30亿千瓦度电量,可以支撑约100万辆电动汽车采用绿色电力。

二、人人参与光伏众筹。

企事业单位可以在单位的建设用地上自行建设分布式光伏,也可以将屋顶或其他适于建设分布式光伏的屋顶等资源放到绿电交易平台上,以众筹的方式鼓励市民开发光伏。以一人购买一千瓦光伏进行测算。投资成本目前大约7000元,采用“自发自发,余电交易”,北京市白天10-15点间的工商业的峰段电价约1.4元,国家有0.42元的度电补贴,北京市对2015年至2019年间市域内并网的分布式光伏项目给予0.3元/千瓦时市级补助,连续补助5年。这对于个人来讲,其投资收益远高于目前的银行存款利率。如果分布式光伏以众筹方式向市民开放,将会成为市民的一个有保障的理财项目。由于此项行为既是有助于治理雾霾,又有较高的投资回报率,将会吸引市民积极购买。如果有100万人各购买一千瓦光伏,总量就是100万千瓦,所发电量可满足40万辆电动汽车用电需求。

三、北京是否有足够的安装分布式光伏的资源。

据有关部门测算,全市屋顶总面积约2亿平方米。如果其中有一半适于安装光伏,总量即可达到一千万千瓦。

按照北京市土地利用总体规划(2006-2020年),到2020年,建设用地总规模为3817平方公里,其中城乡建设用地总量近2700平方公里,交通和水利设施用地1117平方公里。未来随着光伏支架等技术的发展,在水利设施、道路上方建筑光伏都将成为可能,各类露天的停车场都可建成光伏车棚。建设光伏的土地资源是足够的。就电力系统而言,北京每年1000亿度的用电量,几十亿或100多亿度电的分布式光伏电量在其中比例很低,电力系统的消纳能力是足够的。

(作者为清华大学能源互联网创新研究院政策发展研究室主任)

关键字:能源互联网 北京 雾霾治理

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