全球能源互聯(lián)網(wǎng)志在高遠(yuǎn) 混合能源是關(guān)鍵技術(shù)

面對(duì)不斷增長(zhǎng)的能源需求、傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭、生態(tài)環(huán)境的持續(xù)惡化,一場(chǎng)將改變?nèi)祟?lèi)能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式的能源革命正在全球范圍內(nèi)興起。這場(chǎng)革命的核心,是最大限度地開(kāi)發(fā)利用以低碳和可再生為特征的新能源,大幅度提高能源利用效率,讓能源產(chǎn)業(yè)向高效、清潔、智能化方式轉(zhuǎn)變。由中國(guó)首倡的全球能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略構(gòu)想,很好地契合了這一時(shí)代主題。
  大突破:混合能源關(guān)鍵技術(shù)

  建設(shè)全球能源互聯(lián)網(wǎng),需要突破性的關(guān)鍵技術(shù)支撐。

  在過(guò)去15年中,新能源經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。2015年,全球風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量分別達(dá)到了4.33億千瓦和2.27億千瓦,2000~2015年間分別增長(zhǎng)了23倍、175倍,年均增長(zhǎng)率為24%、41%。我國(guó)更是后來(lái)居上,風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量在15年間分別增長(zhǎng)了280倍、1400倍,在2015年分別達(dá)到了1.28億千瓦和0.42億千瓦,均居世界第一位。

  新能源的爆炸式增長(zhǎng),在加速能源革命進(jìn)度的同時(shí),也不可避免地帶來(lái)了一些問(wèn)題,眾所周知,我國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能發(fā)電遇到的最大瓶頸,即是消納難題。這當(dāng)然有體制、機(jī)制因素的阻礙,但現(xiàn)有電力系統(tǒng)的技術(shù)制約也是一個(gè)不容忽視的客觀因素。

  面對(duì)這種局面,冷靜、客觀地評(píng)估未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)變得很有必要。首先必須承認(rèn),傳統(tǒng)化石能源在現(xiàn)階段仍然占主導(dǎo)地位,即使到2030年我國(guó)碳排放達(dá)到峰值,預(yù)計(jì)火力發(fā)電仍將占全國(guó)發(fā)電量的60%。在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi),都將是一個(gè)化石能源發(fā)電、水電、核電、新能源發(fā)電并存的“混合能源時(shí)代”,這一歷史時(shí)期至少將持續(xù)50~100年。其次也要看到,新能源是構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的根本,也是能源革命的發(fā)展方向,合理的增長(zhǎng)速度是必要的。

  為新能源發(fā)展排憂(yōu)解難,體制障礙不少,比如缺乏電源、電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃,新能源發(fā)展與電網(wǎng)、調(diào)峰電源建設(shè)不協(xié)調(diào)、不配套;新能源大范圍配置的市場(chǎng)機(jī)制和政策保障不健全等等,這些都需要在今后逐步加以解決。

  然而,未來(lái)真正的瓶頸必定是技術(shù)問(wèn)題。新能源電力系統(tǒng)描述起來(lái)容易,但真正做起來(lái),目前的技術(shù)儲(chǔ)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

  比如要通過(guò)多種能源電源互補(bǔ)平抑波動(dòng)性,需要互補(bǔ)電源具備一定的響應(yīng)速度,同時(shí)還能保證其本身大范圍變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。在日本及部分歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家,水電占比高,是主要的調(diào)峰手段;在美國(guó),燃?xì)?油發(fā)電裝機(jī)容量占比在45%以上,是調(diào)峰的首要選擇。而在我國(guó),燃煤火力發(fā)電占主導(dǎo)地位,目前新能源的規(guī);l(fā)展必然要依賴(lài)于火電機(jī)組的快速深度調(diào)峰。但目前的火力機(jī)組可調(diào)范圍窄、調(diào)節(jié)速度慢問(wèn)題突出,而且在大范圍變負(fù)荷運(yùn)行的情況下會(huì)導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性顯著下降。要想讓其滿(mǎn)足平抑新能源波動(dòng)性的需求,首先需要構(gòu)建發(fā)電過(guò)程參數(shù)快速檢測(cè)與狀態(tài)精細(xì)表征理論與方法,為實(shí)現(xiàn)發(fā)電過(guò)程的快速、精確控制奠定基礎(chǔ);其次,需要發(fā)掘火電機(jī)組的蓄能環(huán)節(jié),建立能量存儲(chǔ)/釋放過(guò)程的動(dòng)態(tài)模型,分析其用于機(jī)組變負(fù)荷控制的可行性,以提高機(jī)組的變負(fù)荷控制速率,最終形成大型火電機(jī)組快速深度變負(fù)荷控制策略。未來(lái),智能發(fā)電技術(shù)可以讓智能發(fā)電廠將不僅是獨(dú)立的發(fā)電單元,而是一個(gè)能夠隨時(shí)感知外部信息,與電網(wǎng)以及其他發(fā)電單元乃至用戶(hù)友好互動(dòng)的電源。

  我們深知,在混合能源時(shí)代,要讓新能源電力由補(bǔ)充能源發(fā)展為替代能源,并最終成為主導(dǎo)能源,還有許多難關(guān)需要攻克。而無(wú)論是對(duì)于全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,還是面對(duì)新一輪技術(shù)革命的大潮,我們都應(yīng)該志在高遠(yuǎn),以敢為天下先的氣概,去引領(lǐng)新時(shí)代的發(fā)展。


作者:劉吉臻 來(lái)源:《能源評(píng)論》 責(zé)任編輯:dongyiqiang

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