当前，中国城市能源的供应问题、环境问题以及管理等正面临着严峻的挑战，未来东部城市的能源发展能否有新的思路？

　　近年来，中国工程院院士杜祥琬对这一问题进行了深入的思考与探索。在借鉴德国、日本等国能源转型经验基础上，他提出，要改变过去“西电东送”、“北煤南运”的思路，中东部地区新增电力应实现高比例的自给。“希望东部能带头推进中国能源转型，抓住新常态，实现经济环境双赢健康的高质量的可持续的发展。”

　　东部能源发展应有新思路

　　杜祥琬在2019国家能源集团清洁电力国际工程技术高端论坛中对记者指出，中国经济社会的发展已经进入一个新阶段，从高速增长逐渐走向高质量发展。从原来外延扩张型的平面发展进入了质量型增长期，即立体式发展。

　　1980年至今中国能源强度已经下降80%，换言之能效提高了5倍。随着经济社会发展进入新阶段，能源发展也要相应地进入新时期。

　　杜祥琬认为，中国的城市能源利用水平是城市发展和社会进步的一个重要标志，城市人口众多、能耗也较大，是我国能源转型的主战场，而且城市能源转型已经具备了良好的基础。

　　“但城市能源的供应问题、环境问题以及管理等都面临着严峻的挑战。东部城市的能源发展能够有新的思路？”

　　面对这一问题，杜祥琬详细阐述了自己的新观点。“首先是对我自己以往观点的一些颠覆或者修正——因为过去长期以来，我并不是这么考虑。但是，最近我的想法是能源发展要将远方和身边的能源相结合。”

　　那么，中东部地区的新增电力能不能实现高比例的自给？中东部新增的部分又能否以自给为主、以西电东输为辅？

　　对此，杜祥琬从整体层面上指出，具体实际中应当优先考虑节能提效。“而且中东部发展自己的电源，西部也应生产自身发展经济所需的电力，这样可以缓解中国地区之间发展不平衡、不充分的问题，使得中东部既是电力的消费区又是电力的生产区。并且，以电源的新形态发展助推电网新格局，逐渐改变以外来电为主的局面。”

　　东部能源丰富可实现高比例自给

　　面对中东部新增电力的高比例自给能否可行性的问题，杜祥琬从资源、技术、经济三个方面进行了探讨。

　　首先在资源方面，在考虑低风速区域资源的潜力下，中东部地区陆上风能资源的技术可开发量为8.96亿千瓦、海上为2.11亿千瓦，陆上与海上可开发的资源一共为11亿千瓦。集中式的光伏电站可开发的潜力为3.58亿千瓦、分布式光伏装机的潜力为5.3亿千瓦，总量将近9亿千瓦。

　　杜祥琬表示，来自建筑领域的数据显示，目前中东部的房屋建筑为10.12万平方公里，“假如2050年电量总量的四分之一由光伏生产，其所需要安装的面积只是中东部现有房屋面积的四分之一。”

　　而且，中东部地区可再生能源的现有开发利用量不到可开发资源量的十分之一，仍有大量待开发的丰富资源。因而在杜祥琬看来，作为节能提效的先行区，经济发达的中国东部地区理应做得更好。

　　从整体上看，东部的海上风电、海洋能、光伏、生物质能、工业余热、部分地区的水电都非常丰富。而且中国已经明确在核能发展中，应当首先在东部沿海地区先行，LNG的进口接收区也位于中国的东部，资源可开发量很大。

　　可再生能源技术不存在障碍

　　在技术可行性方面，光伏、风电等可再生能源的技术可行性已经得到基本解决。近年来，作为配合光伏、风电的储能技术进步很快，化学储能也正在接近抽水蓄能的价格水平。

　　而火电在东部继续发挥供电基本作用的同时，其调峰技术也在不断进步，而且东部地区的网络信息、智能化、大数据、云计算等技术都在迅速的发展。“这些为东部地区发展可再生能源提供了技术基础。”杜祥琬强调。 

　　以浙江东部的嘉兴为例。当地的可再生能源包括光伏、风电以及核电等，其信息平台可以支撑能源系统整合电力流、信息流等做到一体化；能源也可以与市政资源整合，当地在大气、污水、环保、管网、冷热都领域植入智能化的传感器，形成一个智能联动的体系。

　　要发展具有间歇性特点的可再生能源自然离不开储能。杜祥琬指出，储能有多种形式，可以平移风能、光伏的间歇性，也可以利用储能处理风光的电价差，如果在小区的微网使用还可以用于电动车的能源驱动。

　　目前，化学储能领域的创新非常活跃，成本下降速度也很快，已经能与抽水性能的价格水平相比较。不过，目前全球范围内贡献最大的储能类型仍为抽水蓄能，薄膜太阳能的技术也发展很快并开始用于太阳能汽车，此外还有便携式设备以及薄膜太阳能建筑一体化等。

　　集中式智能化电网与分布式发电微网相结合

　　杜祥琬提出，中东部的电力格局能否考虑以集中式智能化电网的模式为主，同时加上分布式发电为基础的微网网络，将两者相结合并实现双向互动，后者也可以独立运行。

　　“这种分布式可推动中国东部既成为电力的消费者，又成为电力的生产者。中国东部原本只是消费者，而西部与北部是能源的生产者，今后能否将东部改造成为产销一体者？这就是我的一个想法。”杜祥琬总结道。

　　在这种发展方向下，中部的光伏和风电就适合就地开发与消纳，沿海可以开发丰富的核电、地热、生物质、海洋能，同时发展储能，并充分利用现有的火电。

　　“火电既是目前的主力电源同时也应逐步让它承担起新的任务，就是作为调节电源而且逐步地强化这个功能，承担这一新的历史使命。”

　　杜祥琬指出，将这些分布式的电源通过大数据关联便产生了一个概念VPP即虚拟电厂。“这种虚拟电厂通过大数据便可以实现智能化，将源、储、调、用通过‘智能大管家’进行调节。目前浙江长兴已经在筹划当中，这种设计起源于配电网中的分布式能源大规模的应用。当电源间歇性时可以通过储能装置将其组织起来，形成可控的类似电厂的组织，并且处理好与大电网的互动关系。这种‘智能大管家’的概念在国际上也正在推广，我国多地都开始筹建，譬如上海黄浦区的商业建筑就在做自己的电厂，已经具备技术落地可行性。”

　　经济也具有可行性

　　成本曾是制约可再生能源发展的因素之一，因此东部带头推行能源转型的经济可行性自然是最受关注的问题。

　　得益于近年来可再生能源技术与市场的迅速发展，其成本也在不断下降。比如从1980年到2013年风电成本下降90%，预计到2020年可与煤电成本相当；从2010年到2017年，国际光伏发电成本从0.36美元每千瓦时降至0.1美元每千瓦时，下降幅度高达73%。杜祥琬说：“可再生能源的成本已经进入化石燃料电站的成本区间，不过海上的风电和光热发电有一点偏高，今后还要努力降低成本。全球能源投资的趋势也证明正在往可再生能源方发展，正从使用煤炭逐步转向可再生能源。2017年国际能源署的数据显示，全球可再生能源投资超出其他能源总合的2倍以上。”

　　他表示，过去自己所设想的是依靠中国国情，东部能源需要依靠“西电东送”，“但后来我就开始想德国能源发展靠什么？德国也在往可再生能源发展方向转型，但是没与‘西电东送’，也没有‘北煤南运’，日本也是这样的情况”。

　　带着德日能源如何实现转型疑问，杜祥琬进行了更为深入的思考。他看到这样一些数据：2025年德国45%的电力将来自可再生能源，2035年这一比例将提高到55%~60%；德国平均每平方公里土地上有156千瓦的风电装机，每平方公里土地有120千瓦的光伏的装机。

　　“而我国中东部14个省的平均值只是这两个数据的11%。我们距离德国还有将近十倍的提高空间，而他们现在的水平还要进一步的提升。”

　　对比中德两国的可再生能源发展，杜祥琬表示，我国新疆、甘肃、内蒙等地区的能源资源密度显然比中国东部要丰富，但是东部可再生能源资源并不比德国差。此外，日本也出台了能源革新战略，提到四化即多元化、脱碳化、分散化和数据化，“日本要实现这些靠什么？一方面是刚才说的VPP，另一方面称为负瓦特就是节能”。

　　与此同时，目前美国的太阳能供电自发电已经达到1000万户。以美国3亿总人口计算，大约全国有1亿个家庭，即10%的美国家庭已经做到了自发电。

　　“我们是不是也能做到这些？实际上全国范围内也有一些地区在落地实施，比如浙江地级市湖州开启了‘十万屋顶’的光伏行动。在此行动的支持下，该市计划在2020年时将煤电占比将至37%。浙江嘉兴风电、光电和核电的发电量已经占到嘉兴总电力的62.5%，这两个市在浙江具有普遍性，其他的市也应该可以做到。”杜祥琬说。

　　中东部能源发展符合电力转型和能源革命方向

　　对于上海、苏州这种人口与工业密度很高的特殊地区，其用电负荷密度也很高，杜祥琬指出这些地区应有一定的外来电，不过目前上海、苏州自产自用的可再生能源计划也已经启动，“但自产低碳能源的潜力究竟有多少，这一定要因地制宜地做具体的分析”。

　　虽然近年来上海、苏州等地盖了大量住宅、办公楼，但是杜祥琬注意到，这些房子采用光伏建筑一体化即BIPV的非常少。

　　“并不是没有能源，而是没有使用与建筑相结合的光伏设施。江苏、浙江、上海等地的海上风电、核能、地缘热泵等都可以用起来，但现在远远没有实现完全的开发利用。当地储能和分布电的高效利用能力都比较强，火电的调峰灵活性及改造也都很有潜力，再加上天然气资源包括非常规天然气等都是东部的优势。”

　　他总结到，从资源、技术、经济方面分析，中国东部能源可实现较高比例的自给。不过，既然我国西部、北部有着能源密度高的地区条件，还是应当充分利用。

　　“所以，我认为应当以‘西电东送’为辅，中东部自给不够的部分可以继续利用西南的水电、煤电以及西部风光基地的电。但随着东部电源的发展，‘西电东送’与‘北煤南运’的压力将会降低，如此‘西电东送’的增量可能会出现一个拐点，这一点便是非常重要的能源转型的标志。”

　　能源转型不光能带来能源结构的变化，其他空间结构和格局也会出现重要的变化。杜祥琬认为，这一中东部能源发展的思路符合电力转型和能源革命的方向，有利于电力发展的进一步平衡。

　　“例如推动电力系统本身的经济性、安全性和灵活，也符合绿色低碳高效智慧的方向。依照这样的思路发展，中国电力系统的结构会从长期以来惯有的政府办电、大企业办电，转向政府办电加大企业办电再加人民办电——这个变化是很深刻的，也有利于社会的进步与用电的经济性安全性。”

　　他强调，实现这一能源格局的转型首先要转变观念。“比如我的观念也是最近通过思考才转变过来的。长期以来我也只是想着‘西电东送’和‘北煤南送’，这些还是比较封闭的，应当要转变观念与习惯，再在这个基础上确定新的战略，认真地规划全国包括东部地区的电力和能源等。希望东部能带头推进中国能源转型，抓住新常态，实现经济环境双赢健康的高质量的可持续的发展。”

　　个人名片

　　杜祥琬，应用核物理、强激光技术和能源战略专家。生于河南省南阳市，原籍开封。1964年毕业于苏联莫斯科工程物理学院。中国工程物理研究院高级科学顾问，中国工程院原副院长。

　　曾主持我国核试验诊断理论和核武器中子学的精确化研究，为我国核试验的成功和核武器发展做出了重要贡献；曾任国家863计划激光专家组首席科学家，是我国新型强激光研究的开创者之一，推动我国新型高能激光技术跨入世界先进行列。

　　主持了中国工程院“中国可再生能源发展战略研究”、“中国能源中长期（2030、2050）发展战略研究”、“我国核能发展的再研究”等我国能源发展战略重大咨询研究项目，现任国家能源专家咨询委员会副主任。

　　主持了中国工程院“应对气候变化的科学技术问题研究”等重大咨询研究项目，参与了国家2020年和2030年低碳发展战略目标的论证，作为中国代表团高级顾问参加了多次联合国气候变化大会，任第二届国家气候变化专家委员会主任、第三届国家气候变化专家委员会名誉主任。

　　1997年当选为中国工程院院士，2006年当选为俄罗斯国家工程科学院外籍院士，2002年当选中国工程院副院长。获国家科技进步特等奖一项、一等奖一项、二等奖两项，部委级一、二等奖十多项。2000年获何梁何利科技进步奖。