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儲能技術如何提高可再生能源發電品質

2016-06-12

  我們所處的時代是一個大變革的時代,很多新思想正在涌現。最近幾十年來新技術的發展給予了我們一個重要啟示——不同文明的進步,都離不開關鍵技術的發展,比如大家都非常關注的能源技術新變革。

  從最初火的發明,到蒸汽機的出現,再到電力技術的進步,能源技術的發展帶來了社會發展模式的變化。就當今世界而言,信息通信技術與能源技術的結合將會產生新的能源組織形式和能源來源方式。這可以解決當前全球能源發展中面臨的一些比較核心的問題,例如能源的供給安全與利用效率,以及日益嚴重的環境污染問題。

  近幾年,世界能源系統正發生著一次深刻的變革,甚至可以說已經到了變革的臨界點。目前,在全球的能源消費中,非化石能源的比例大約為22%左右,從大的能源格局來看,非化石能源算得上是一個重要的能源來源。以中國為例,作為可再生能源的第一大國以及儲能第一大國,我們的能源消費習慣正在轉向更加清潔、低碳、綠色的能源系統。近年來,在化石能源價格狂跌的背景下,世界各國在可再生能源方面的投資卻屢創新高,即使各國面臨著不同程度的經濟波動,但2015年世界各國在清潔能源領域的投資仍然達到了創記錄的3289億美元,這也向我們展示了新一輪能源革命的大趨勢。

  上個世紀五六十年代特別是七十年代以后,美國和歐洲一些國家的能源結構開始發生重大調整,但中國始終是在以煤炭為主導的能源結構中推進發展。近年來,這樣的情況發生了一些變化,隨著時代的進步,煤炭在中國的發展受到了一定阻礙,我國的煤炭消費從2013年以來基本上已經達到了峰值。對比化石能源的發展現狀,我們可以看到,水電、太陽能、核電等非化石能源的發展都在以高速增長的方式推進。雖然由于近年來審批體制的下放以及煤電價格的下跌,火電裝機仍然處于增長之中,但發電量方面的增長并不明顯。

  目前,我國面臨霧霾等一系列環境問題,很多研究指出我國現在的環境承載力已經接近或達到極限,事實上很多數據展現出的結果比我們看到的還要嚴重。在全球范圍內,環境污染和氣候變化也是各國關注的焦點。去年聯合國氣候大會上《巴黎協定》的簽訂給世界范圍內的低碳轉型奠定了重要基調,各國遞交了從現在到2030年的低碳發展路徑,這是能源低碳、綠色轉型的重要推動力,也有利于相關政策的執行及最終目標的實現。

  我國新一輪能源革命大致可以分為以下幾部分內容,“十三五”期間,我們正在開啟能源革命歷程,之后要遏制化石能源發展,特別是煤炭消費的過快增長,到2035年,我們將完成整個能源清潔化進程,要在提高天然氣比重、提高可再生能源比重方面采取重要措施。2035~2050年,我國將基本實現能源低碳化,這意味著到本世紀30年代,我國非化石能源發電每年要增加2500億度。這相當于每過三年,我國每個省都要新增一個核能反應堆,每個縣都要新裝一個太陽能電站,甚至每個鄉鎮都要新裝一臺風力發電機。

  當然還有大家關注的電力體制改革及全國碳交易市場的建立,這些都將在不同程度上推動正在進行的能源革命。以碳交易市場為例,按照目前世界各國的設計方案,到2020年,全球碳交易總額將會達到3.5萬億美元,這個數字有可能超過現在的石油市場,成為全球第一大能源交易市場。

  此外,圍繞“一帶一路”戰略,我們也提出了一些關于能源基礎設施的設想。從目前來看,除去中國本土外,這方面的投資仍然會超過十萬億美元,這將對整個亞洲,乃至歐亞地區的綠色清潔能源發展作出重要貢獻。

  針對于現階段行業關注的“互聯網+智慧能源”問題,我認為有兩個維度的特征需要得到充分考慮,一方面是能源資源本身的空間分布,這對互聯網技術的發展提出了更高要求;另一方面則是能源資源的時間分布,這便需要我們開發出更加完善的儲能技術。就這一角度而言,能源互聯網成功與否,在很大程度上取決于儲能技術和電網技術的發展。

  關于儲能基礎的發展,我有四個方面的觀點。首先,能源技術進步的過程,本身是一個能量密度提高的過程,可再生能源相對較為分散、密集度低,發展儲能技術是提高可再生能源品質的關鍵;其次,氣候變化本身也在推動能源的綠色低碳發展,未來如果想實現能源零排放,就必須考慮用可再生能源取代化石能源,高效且成本低廉的儲能技術是我們大規模使用可再生能源的重要支撐;再次,從能源技術的發展路線來看,我們首先要解決的是高端的消費電池問題,包括手機、電腦中的電池,這是一個非常有潛力的市場。動力電池的開發也是未來儲能技術的發展重點,以電動汽車為例,去年整個交通部門的電氣化程度大概是5%,在未來30年內,交通電氣化程度要提高到30%到40%;最后是電網側、生產側的儲能技術發展,這方面技術的發展有利于構建新的能源組織形態,也可以對能源互聯起到積極的促進作用。


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