主题发言

中国工程院院士、石河子大学陈学庚:提升新能源的应用规模,助推新疆应对气候变化

2021-03-26    东方风力发电网

  尊敬的各位领导、各位专家:大家上午好。


  我今天汇报的题目是提升新能源应用规模,助推新疆应对气候变化。我会从以下四个方面进行讲述。


  首先要说的是总书记在利雅得峰会上提出三点主张,第一是加大应对气候变化的力度,第二是深入推进清洁能源的转型,第三是构筑尊重自然的生态系统。


  根据十四五规划和2035年远景目标建议,中国将加快新能源、绿色环保产业的发展,风电技术已经比较成熟,是目前应用规模最大的新能源发展方式,也是我国深入推进能源生产和促进大气污染防治的重要手段。下面主要探讨新疆绿色能源应用和应对气候变化。


  首先要说说新疆绿色生态农业的特点,新疆位于我国西北边陲,欧亚大陆的腹地,与八个国家接壤,是我国边境线最长的省区,新疆绿洲面积占总面积的5%,是全国绿洲占总面积最少的省区之一。新疆的农业是通过改造荒漠土地,防风治沙,引水改良发展形成的绿洲农业,70%以上依靠雪山水灌溉。新疆的光照充足、昼夜温差大,加上先进农业技术实施,机械化作业的快速推进,促进了粮食、棉花等农产品的产量大幅提升。


  近年来新疆小麦综合生产能力不断提升,2017年,兵团第六师奇台总场玉米高产栽培实验,小麦面积亩产量达到了1515公斤。2020年,兵团膜下的大豆亩产达到了450多公斤。新疆是我国最重要的优质棉基地,率先实现了棉花生产全程机械化,总产、单产、品质和调出量均居全国首位,2020年新疆棉花种植面积占全国种植面积的78.9%,棉花产量占到全国棉花总产量87.3%。


  回顾一下历史,上个世纪80年代以前,新疆棉花生产的总体水平是很低的,1982年的时候,新疆棉花面积仅占到全国的4.9%,总产量占全国的4%,批棉平均单产只有34.1公斤,新疆棉花生产发展到目前的水平,大概经历了两个阶段,第一个阶段是引进地膜覆盖种植棉花,第二个阶段是实施滴灌节水水肥一体化、棉花机械采收,建立了棉花生产机械化体系。


  滴灌节水这种技术是以色列引进的,兵团他们引进实验再创新,攻克了低成本器材和装备的研究开发难题,形成服务体系,大面积应用大田作物,应用规模是世界第一。2018年我国新疆地区精细灌溉面积就达到了5140万亩,以滴灌节水为主。


  巨大的滴灌节水平台,造成了新疆农业用电量的快速增长,每年的六到九月是农业用电的高峰期,五千万亩滴灌农田的不间断滴水,是电力阶段性紧张的根源。新疆目前是以火力发展为主,发电量的快速增长带来了空气和环境的污染。尽管新疆的面积很大,达到了160万平方公里,但是绿洲的面积不大,仅占到总面积的5%,绿洲很美,但是绿洲生态脆弱,新疆能源电力逐步替代传统以燃烧煤炭发电,对新疆应对气候变化的意义是非常重大的。


  新疆的特色林果面积达到了2200万亩,是我国第一大葡萄产区,我国第一大红枣产区,我国第一大杏产区,我国唯一大面积种植巴丹木和开心果的产区。特色林果业的灌溉和产后加工,也加速了农业用电的快速增长。随着工业化和城市化的进程加快,能源需求不断增加,新疆农业生产总量也由2005年的8172万吨标煤,增长到2017年的2.2亿吨标煤,能源消耗总量也增长到了1.74亿吨标煤。


  在能源生产中以原煤为主,其次是原油、天然气、水电、风电、太阳能发电。2017年原煤在能源生产总量的比重就达到了56.2%,水电、风电、太阳能发电逐年增加,到2017年上升到了9%。电力消费当中,消费量最大的是有色金属冶炼和压延加工业,其次是化学原料和化学制品制造业,其中农业用电是增幅最快的。新疆主要是火力、水力、风力以及太阳能发电,火力发电作为最重要的发电形式,约占到发电结构的78%以上。


  新疆的风能资源蕴藏着近10亿千瓦,已成为我国风能资源最丰富的地带,新疆有达坂城、小草湖、罗布泊等九大风区,风能发电具有得天独厚的优势。新疆乌鲁木齐达坂城地区风电场规模亚洲第一,气象资料表明,全年有风的天数不低于300天,年平均风速每秒是三到二十米。新疆金风科技是中国成立比较早、自主研发能力比较强的风电设备研发及制造企业之一,致力于发展风电能源。


  第五届中国国际风电复合材料高峰论坛围绕“节能环保、精益增效、两海战略”的主题开展精彩的探讨,意义重大,大型化,轻量化,智能化以及高可靠性,低载荷、易制造的特点,为风电叶片的发展提出了更高的要求。风电叶片的设计制造直接影响到整机的性能和发电的效率。


  2020年新疆发电总量的增长也是比较快的,达到了11.8%,其中火电的增长达到14.2%,以煤炭为主的能源结构,极大的影响了绿洲的生态环境。煤炭为不可再生资源,不可能长期利用,终将存在资源枯竭的问题。煤炭火力发展对新疆绿洲气候产生了严重的空气污染,从克拉玛依到石河子到乌鲁木齐到阜康到奇台的广阔区域空气质量逐年变差,特别是冬季雾霾严重,很少能看见蓝天。一是因为这些地区的地理位置环山,冬天风量小,污染严重,空气难以散发。二是新疆冬季气候严寒,燃煤取暖也是空气污染的关键因素。


  20020年新疆风电、光伏、水电生产的844.5亿千瓦的清洁能源,可以减少燃烧标准煤2700万吨,相当于减排7300余万吨。从新疆能源资源可持续开发利用以及缓解新疆生态环境压力出发,风能资源的开发利用,将有利于确保新疆的生态平衡和社会经济的可持续发展。


  最后我们谈一谈风能资源的开发利用攻关目标。首先是扎实推进风能发电节本增效。风能是绿色环保可再生资源,风能资源的高效开发利用是实现我国绿色发展、节能减排的重要举措之一。


  与传统的化石能源电力相比,风能的发电成本是比较高的,发展风电风能应该充分考虑以下四个因素:一是行业发展受政策变动影响较大。二是建设风电项目时统筹规划配套电网建设,降低风能资源的浪费,提高风电平均利用小时数。三是建立反应石化能源环境成本的价格和税收机制,使风电等清洁能源的环境效益得到体现。四是继续加大新型复合材料和风电机组生产制造工艺的研究,大幅度降低风电机组的生产制造成本。扎实推进风能发电节本增效是风能发电最重要的攻关目标。


  二是风电领域新材料的创新研发与应用。新型轻质复合材料应用于风电叶片是风电机组性能不断提升的关键举措,高性能复合材料已经在航空航天、风电、轨道交通等领域广泛应用,发展前景广阔。目前风电行业技术发展很快,风电叶片的轻质化有了实质性进步,但是还需要复合材料企业、叶片生产企业的高度融合,力求取得新的突破,满足未来我国点大规模装机发展需求,这是我们风电资源开发利用的攻关目标之二。


  三是我国的风电装备发展可以说取得了显著的进步,但是与德国等风电装备强国相比,存在的差距还是很明显的,主要集中在研发能力、制造水平、产品的质量、生产效率等方面。我国目前部分较大功率的风电装备制造技术是通过引进消化吸收再创新获得的,市场占有率与德国相比仍是较小功率的风电装备占主体地位。加强风电储能技术与装备方面的科技创新,这个是最重要的,解决弃风率、弃风电量高居的难题。提升风电装备制造企业、高校、科研机构间的协同创新步伐,体提升我国风电产业整体市场竞争力。


  四是推动智能化技术在风电系统中的应用。5G、大数据、人工智能、云计算等技术的快速发展,推动了智能化技术在风电领域的应用,包括全生命周期零部件工作数据采集,关键部件故障检测、叶片工作姿态自动调整,实现风电系统自动化运行,促进风电系统优质高效管理模式的形成,大幅度降低风电成本,为我国风电可靠、稳定运行提供强有力的技术保障。


  我今天就简单介绍到这里,谢谢各位专家的聆听。(内容来自现场速记,未经本人审核)