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                電氣化是建設(shè)零碳能源系統(tǒng)的關(guān)鍵

                發(fā)布時間:2022-12-05 瀏覽數(shù):27

                推進“雙碳”工作,首先應(yīng)將最主要力量放在新型電力系統(tǒng)的建設(shè)上。

                “在我看來,低碳發(fā)展實際就是一場能源革命,把現(xiàn)在以燃煤等化石能源為主的碳基能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為以可再生能源為主的零碳能源系統(tǒng)。其中,包括建設(shè)新型電力系統(tǒng)、零碳熱力系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)流程再造等具體內(nèi)容,每一項又包括很多子任務(wù)?!痹诮张e行的2022綠色轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展國際研討會上,相關(guān)專家講述了他對“雙碳”的思考。

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                相關(guān)專家認為,推進“雙碳”工作,首先應(yīng)將最主要力量放在新型電力系統(tǒng)的建設(shè)上?!斑@也是能源革命的中心任務(wù),不是說一下子鋪開、一窩蜂上馬,而要堅持先立后破,只有建立起可靠的新能源供給,才能停掉原系統(tǒng)。其過程非但不會影響能源安全供應(yīng),反過來還要帶動大量新興產(chǎn)業(yè),促進國民經(jīng)濟發(fā)展?!?/p>

                零碳系統(tǒng)需解決供需不匹配問題

                如何穩(wěn)步有序推進?專家表示:“我們看得見的零碳能源,包括水電、核電、風(fēng)電、光伏發(fā)電及生物質(zhì)能等。這意味著,未來主要一次能源都是電力,而非現(xiàn)在的燃煤、燃油、燃氣等燃料。因此,當(dāng)前面臨的重要任務(wù)是實現(xiàn)全面電氣化,盡可能地利用電力替代燃料?!?/p>

                影響替代的關(guān)鍵,在于零碳電力供給與用電需求之間存在不匹配性?!安煌谙鄬Ψ€(wěn)定的煤電系統(tǒng),零碳電力一年到頭的供給量并不一樣。比如到冬天,水資源較枯竭,光資源比夏天差一大截,水電、光電短缺。一旦遇到連陰天、靜風(fēng)天,旬內(nèi)日總量還會變化。除了季節(jié)差,光伏電力日夜不同,日內(nèi)逐時變化也是問題。”專家舉例。

                根據(jù)未來能源總需求預(yù)測,專家算了一筆賬:當(dāng)零碳電力系統(tǒng)滿足夏季用能需求時,冬季約產(chǎn)生6-7億千瓦用電缺口。若以風(fēng)光裝機填補,對應(yīng)新增近10萬億元初投資,此外還會埋下夏季棄風(fēng)棄光的隱患;如果大上儲能裝置,春夏儲、冬季用,以當(dāng)前技術(shù)來看,轉(zhuǎn)換效率低,初投資也要增加近10萬億元。換言之,上述方式并不現(xiàn)實。

                “解決季節(jié)差,可保留部分火電用于冬季補缺。其他季節(jié)出現(xiàn)電力短缺時,其也能作為供電保障?!睂<姨岢鼋鉀Q方案。不過,這些火電不是只燒煤,建議燃煤、燃氣和生物質(zhì)燃料各占1/3。由此產(chǎn)生的二氧化碳,再通過碳捕集封存與利用技術(shù)進行回收。“北方調(diào)峰火電在冬季運行,恰好排放大量余熱,同時還能作為供熱熱源。”

                大比例風(fēng)光發(fā)電帶來的日內(nèi)逐時供需差,則可通過儲能方式解決。其中,水電和抽水蓄能電站可解決約20%的問題,其余依靠電化學(xué)儲能,以及終端柔性用電方式。

                電動汽車在未來系統(tǒng)中大有可為

                終端柔性用電方式指什么、如何用?在專家的構(gòu)想中,可采用“建筑+充電樁+電動汽車”的模式。按照到2035年,全國約有3億輛電動汽車,每輛車有50-100度電的電池容量計算,加起來平均對應(yīng)30億千瓦的調(diào)峰能力,進而可解決60%-70%的調(diào)蓄能力。

                “有人說車在路上跑,怎么拿來儲能?要讓電動汽車充分鋪開、真正發(fā)揮作用,前提是由目前的單向充電,轉(zhuǎn)為雙向充放電服務(wù),需要建設(shè)覆蓋合適的充電樁網(wǎng)絡(luò)。停車場一位一樁、即插即停,車主停下即可接上充電,保持車載電池與電網(wǎng)的連接。是否充電、甚至反向放電,是根據(jù)電網(wǎng)供需關(guān)系而決定,電池就成了很好的儲電資源。”專家表示,電動汽車還能與建筑搭載,后者本身也具備一定的電力調(diào)蓄能力。二者優(yōu)化組合,在未來電力系統(tǒng)中潛力巨大。

                新問題接踵而至——如何接入這些柔性用電資源?專家進一步提出“光儲直柔”的理念。光和儲分別是指分布式光伏和分布式儲能,作為建筑配用電系統(tǒng)組成部分;“直”是指建筑配用電網(wǎng)的形式發(fā)生改變,由傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)改為低壓直流配電網(wǎng);“柔”說的是建筑用電設(shè)備可中斷、可調(diào)節(jié),使建筑用電需求從剛性變?yōu)槿嵝浴?/p>

                “不是簡單組合,而是有機融合構(gòu)成一個整體,集發(fā)電、用電、儲電和調(diào)節(jié)功能為一體,實現(xiàn)建筑與電網(wǎng)之間的友好互動。建筑也將隨之由單一的消費者變成能源電力產(chǎn)消者?!睂<医忉尫Q,風(fēng)、光發(fā)電多即多用,并蓄存多余電力;遇到發(fā)電少、不發(fā)電時,靠蓄電裝置、電動汽車的電池和負載調(diào)節(jié)維持建筑運行。由此,構(gòu)成一個容量巨大的分布式虛擬蓄能系統(tǒng),平衡電源與需求變化。

                應(yīng)重視農(nóng)村新能源系統(tǒng)建設(shè)

                談及新型電力系統(tǒng),專家還提出一個關(guān)鍵問題:風(fēng)電、光伏發(fā)電屬于低密度能源,空間利用密度只有約100瓦/平方米,大規(guī)模安裝空間何在?

                西北地區(qū)風(fēng)、光資源較好,未利用地多,但項目全部建設(shè)在此,長途輸送成本高。河西走廊空間狹窄,不能容納大量千萬千瓦輸電線路,也難以利用風(fēng)光電變化與負荷側(cè)需求變化的一致性來減緩日內(nèi)調(diào)蓄壓力?!笆聦嵣?,我們不能忽視中東部的負荷密集區(qū)。在這些寸土寸金的區(qū)域,不僅能在屋頂安裝光伏,建筑立面也可考慮。再加上海上風(fēng)電,以及城市100公里以外周邊地區(qū)適當(dāng)布局集中風(fēng)電、光電項目?!睂<曳Q。

                在專家看來,另一空間資源出自農(nóng)村。“充分開發(fā)利用農(nóng)村各類閑置屋頂資源,發(fā)展光伏發(fā)電項目,戶均裝機容量至少在20千瓦以上。其發(fā)電量可滿足農(nóng)戶炊事、采暖等生活用能,及農(nóng)機具、交通工具等用電需求,如有余量還能公用或送電上網(wǎng)?!?/p>

                專家表示,構(gòu)建新型電力系統(tǒng),農(nóng)村新能源系統(tǒng)的建設(shè)不可忽視。“隨著拖拉機、插秧機等農(nóng)業(yè)機械逐步電氣化,我們還可以發(fā)展標準化的電池及換電方式。這些農(nóng)機不是天天使用,既是用電設(shè)備也是蓄能裝置,每戶配備兩三組電池,相當(dāng)于擁有了60千瓦時以上的蓄電池。哪臺設(shè)備需要,直接安裝電池即可,不用時則作為家庭儲能單元?!?/p>

                值得注意的是,農(nóng)村豐富的生物質(zhì)資源亦有零碳屬性。“待全面電氣化后,生物質(zhì)資源不再大量自用,即可商品化進入能源市場。例如,林業(yè)枝條、玉米秸稈加工成小顆粒,作為燃料清潔高效利用;濕的垃圾、糞便先制成沼氣,再變身高質(zhì)量燃氣。加工后的生物質(zhì)燃料既能存儲、也好運輸,便于使用,進而成為零碳能源系統(tǒng)的組成部分。”

                國電中星是一家專業(yè)的電力檢測設(shè)備廠家,密切關(guān)注電力電網(wǎng)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與動態(tài),了解更多訪問國電中星官網(wǎng):www.dubmansion.com


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