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能源轉型:未來是清潔能源的時代

時間:2015-10-20?? 作者:三維光伏支架 點擊: 244次

  假如時間倒退到1980年,我們無法想象2015年的生活,互聯網、智能手機、高鐵等高科技及成果成為我們生活的一部分。同樣,我們現在也無法想象35年后的2050年,我們生活中還有哪些不可或缺的部分,但或許清潔能源將是一個。
  溫飽問題、交通問題、通信問題已在過去35年得到了極大解決,環境污染、氣候變化、霧霾等問題取而代之,成為人類很急迫需要解決的問題,人類的可持續發展急需降低化石能源的消耗。如果說過去的35年是科技改變生活,那么未來35年將是清潔能源拯救生活。
  能源轉型:未來是清潔能源的時代
  和信息通信領域的互聯網、交通領域的高鐵類似,能源領域的轉型也伴隨著各種新技術突破的節奏,一步步從誕生、快速成長走向大規模普及。新的技術誕生與成長之間相隔20~30年,從快速成長到大規模普及,中間又相隔10~20年。
  商業化風電誕生于1970年代末,而2000年后以丹麥、美國為主的發達國家開始進入了成長期,相信再過10~20年,也就是2020~2030年,風電發展將進入爆發期。光伏發電也是同樣。1986年,美國建成全球前列個光伏發電站,30年后的今天,光伏在世界各國進入成長期,中國年均增長30%以上。以此推算,2030~2040年左右,光伏發電將進入全球爆發期。
  每年太陽照射到地球上的能量相當于116萬億噸標準煤,而2014年全球人類總的用能量不過200億噸標準煤,不足太陽能輻射量的萬分之二。換句話說,即便考慮太陽能光伏板發電效率、照射角度等因素,只要把占地球表面積百分之一的撒哈拉沙漠鋪滿太陽能光伏電池板,就能滿足人類到2050年的所有用能需求。
  如果鋪上太陽能電池板就能獲得電能,那為什么還要開采需要幾億年才能形成的化石能源呢?清潔的電能可以極大地凈化我們的生活。人類應該有足夠的自信到2050年擺脫化石能源的依賴,完成以使用化石能源為主到使用清潔能源為主的能源大轉型。
  部分發達國家已經走在世界前列。德國的光伏發電量世界前列,英國的海上風電、日本的家庭光伏發電、加拿大的水電、意大利的光伏發電,這些都是各個國家能源轉型的不同選擇。2015年七國集團領導人峰會提出到2050年七國要實現100%利用風、光、水等清潔能源的目標。這一目標震驚能源界:目前,七國的風電、光伏發電和水電的利用量不到本國能源消費總量的20%,要在未來35年內完成摒棄化石能源,100%利用清潔能源的能源轉型目標,需要有相當大的魄力。
  全球能源互聯網:清潔能源共享之路
  風能、太陽能雖然無處不在,但分布并不均衡,不是所有地方都符合開發風電場、太陽能發電站的條件。全球普遍存在清潔能源與用能需求的逆向分布。
  以中國為例,東部地區經濟發展快、能源消費量高,但清潔能源可開發量小,太陽能年輻射量不到1300千瓦時/平方米,而青海、西藏等西部地區年輻射量超過1800千瓦時/平方米,但用能量遠低于東部地區。不過,電能具有其他能源所無法比擬的特性——瞬時傳輸性。因此,就地開發、遠距離輸送成為清潔能源大規模開發利用的解決之道。中國以西北為清潔能源開發基地,建設多條特高壓輸電通道,將中國西部的清潔能源源源不斷地送到東部的用能中心。
  目前,分布式發電以自家屋頂鋪設的太陽能電池和房屋旁邊設立小型風力發電機兩種形式為主。相對而言,由于風機本身發電時的噪音、旋轉葉片的安全性等問題,分布式光伏發電設備更受青睞,發展也快得多。在一些發達國家,如德國、日本,由于屋頂面積足夠、自發自用更為實惠、國家財政補貼等因素,分布式光伏發電很常見。
  不過,分布式電源多在用電負荷中心,因而全球總體開發規模仍受資源條件限制。一般來說,分布式電源的發電成本要比大規模開發的清潔能源發電成本高30%以上,而且分布式電源大多分布在人口密集的用電負荷地區,電站安裝面積與用電負荷無法匹配。因此,對發展中國家或工業化國家而言,分布式電源不論在發電成本還是在供電能力方面,都不能滿足用戶需求。
  當本地分布式電源不足以支撐當地用能需求,只能通過距離用電中心較遠的大型清潔能源發電基地送電。但清潔能源很大的問題在于“靠天吃飯”,不像煤炭等化石能源發電站可依據負荷需求調整發電量。這樣的特性使得清潔能源與用電負荷的需求存在時間差,加之電能不能大規模存儲的問題,清潔能源發電具有大幅波動性。解決這些問題,只能依靠電網互聯。而研究數據表明,隨著電網互聯區域的擴大,聯網區域內的清潔能源發電出力曲線將越來越平滑,而且還將納入更多的水電調峰資源,使清潔能源的發電出力更加可控。
  習近平主席在聯合國發展峰會上倡議探討構建全球能源互聯網,正是看到了全球能源互聯網對清潔能源的促進作用??梢韵胂?,2050年全球都在使用清潔能源時,全球能源互聯網將承載著能源瞬間配置的功能,在這張“電力高速路網”上,人類將實現清潔能源全球共享。

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