21|碳中和需求技術之電力供應端技術需求

“能不能把這些分布廣、能量密度低的風、光資源利用起來，并保證電價相對便宜，研發(fā)出先進的技術，尤其是儲能技術是關鍵中的關鍵！”傳統(tǒng)上，電力供應系統(tǒng)包括了發(fā)電、儲能和輸電三大部分，從現(xiàn)在業(yè)界經(jīng)常談到的“新型電力供應系統(tǒng)”的角度，還應把用戶也統(tǒng)籌考慮在內。

在這樣的電力供應系統(tǒng)中，碳中和本身的目標要求未來電力的70%左右來自風、光發(fā)電，其他30%的穩(wěn)定電源、調節(jié)電源和應急電源也要盡可能地減少火電的裝機總量。正因為如此，未來需要促進發(fā)電技術、儲能技術和輸電技術這三方面的“革命性”進步。

第一個組成部分：可再生能源

1、光伏發(fā)電技術：

雖已發(fā)展到可平價上網(wǎng)的程度，但這類技術在降成本、增效率上還有潛力可挖；

2、太陽能熱發(fā)電技術：

對電網(wǎng)友好，既可保證穩(wěn)定輸出，也可用于調峰，但目前發(fā)電成本過高，未來應在材料、裝置上尋求突破；

3、風力發(fā)電技術：

也基本具備平價上網(wǎng)的條件，未來要在大功率風機制造、更高空間風力的利用、更遠的海上風電站建設上下功夫；

4、地熱能：

分布廣、總量大，但能量密度太低，如要將地熱用于發(fā)電，還得重點突破從干熱巖中提取熱能的技術；

5、生物質能：

也是可再生能源，目前生物質能發(fā)電技術是成熟的，但其在總的電力供應上的占比較為有限；

6、海洋能和潮汐能：

總量不小，但其利用技術有待進步；

7、傳統(tǒng)的水電：

我國開發(fā)程度已經(jīng)較高，未來在雅魯藏布江、金沙江上游開發(fā)上還有較大潛力。

除以上可再生能源發(fā)電以外，社會公眾還得接受這樣的現(xiàn)實：要達到碳中和，核電還得較大程度地發(fā)展，因為核電應作為“穩(wěn)定電源”的重要組成部分。此外，火電還得在“穩(wěn)定電源”“應急電源”“調節(jié)電源”方面發(fā)揮作用，正因為如此，“無碳電力”在很長時期內是難以實現(xiàn)的，除非我們把火電站排放出的二氧化碳收集起來再予以封存或利用。

第二個組成部分：儲能技術

儲能技術在未來的電力供應系統(tǒng)中將占有突出的位置，這是因為風、光發(fā)電具有天然波動性，用戶端也有波動性，這就需要用儲能技術作出調節(jié)。可以這樣說，如果沒有環(huán)保、可靠并相對廉價的儲能技術，碳中和目標就會落空。儲能是最重要的電力靈活性調節(jié)方式，包括物理儲能、化學儲能和電磁儲能三大類，而靈活性調節(jié)還有火電機組的靈活性改造、車網(wǎng)互動、電轉燃料、電轉熱等方式和技術。

1、物理儲能主要有四類：

一是抽水蓄能電站，它是最成熟的技術，我國以東部山地為依托，已建、在建和規(guī)劃中的抽水蓄能電站總量很大，但可再生能源豐富的西部如何建抽水蓄能電站還得探索。

二是壓縮空氣儲能，主要是利用地下鹽穴、礦井等空間，該類技術在我國還處在起步階段。

三是重力儲能，簡單地說是利用懸崖、斜坡等地形，電力有余時把重物提起來，需要電力時把重物放下用勢能做功，這類技術我國尚處在試驗階段。

四是飛輪儲能，這是成熟的技術，但其能量密度不高。

2、化學儲能

就是利用各類電池，大家熟知的有鋰電池、鈉電池、鉛酸（碳）電池、液流電池、液態(tài)金屬電池、金屬空氣電池、燃料電池（氫、甲烷）等。不同的電池有不同的應用場景，它們在未來的電力供應系統(tǒng)中具有不可或缺的地位，但今后會遇到電池回收、環(huán)保處理、資源供應等問題。

3、電磁儲能

主要是超級電容器和超導材料儲能，目前看，它的作用還有待觀察?，F(xiàn)有四種：

火電機組的靈活性改造，是指使其“出工能力”具備靈活性，用電高峰時機組可以發(fā)揮100%發(fā)電能力，用電低谷時只“出工”20%或30%。這個技術一旦成熟，應該非常管用，尤其在實現(xiàn)“雙碳”目標的早中期階段，應將其作為主打技術。

車網(wǎng)互動，是指電動汽車與電網(wǎng)的互動。簡單地說，今后大量的電動汽車整合起來就是一個非常龐大的儲能系統(tǒng)，如果在電網(wǎng)電力有余時，它們中的一部分集中充電，而電力不足時，它們中的一部分向電網(wǎng)輸電，這樣就起到了平滑峰谷的作用。這個想法很美好，也有點“浪漫”，但如何將理論上的可能性轉化為實踐中的可行性，估計還得創(chuàng)新商業(yè)模式。

電轉燃料，就是把多余電力轉化為氫氣、甲烷等燃料，電力不足時再把燃料用于發(fā)電。

電轉熱儲能，則是用水、油、陶瓷、熔鹽等儲熱材料把多余的電轉化為熱儲存，需要時再為用戶放熱。

第三個組成部分：新型電力系統(tǒng)

從實現(xiàn)碳中和的邏輯分析，我國未來的電網(wǎng)將有以下幾個突出特點：

遠距離的輸電規(guī)模將在現(xiàn)有的基礎上增加數(shù)倍，意味著要把西部的清潔電力輸送到東部消納區(qū)，輸電基礎設施建設的需求巨大；

為了統(tǒng)籌、引導大空間尺度上的發(fā)電資源和用戶需求，大電網(wǎng)應是基本形態(tài)；

貼近終端用戶（如工業(yè)園區(qū)、小城鎮(zhèn)等）的分布式微電網(wǎng)建設將受到重視，并將成為大電網(wǎng)的有效補充；

為解決波動性強的可再生能源占比高、電力電子裝置比例高的特點，需要在電網(wǎng)的智能化控制技術上實現(xiàn)質的飛躍。

從上面的介紹可知，建立一個新型電力系統(tǒng)，其實是逐步“擠出”火電的過程，或者嚴格地說，是一個把火電裝機量占比減到最小的過程，留下的火電也得作“清潔化”改造。我國具有充足的風能、太陽能，從理論上講，資源絕對足夠。

但能不能把這些分布廣、能量密度低的風、光資源利用起來，并保證電價相對便宜，研發(fā)出先進的技術，尤其是儲能技術是關鍵中的關鍵！

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