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如果要大规模开发利用具有随机间歇特性的可再生能源,必须采取技术措施解决可再生能源发电的不连续性与用电需求连续性之间的问题。
从目前来看,加快开发和推广大容量储能技术是促进规模化开发利用可再生能源的重要措施。长期以来,抽水蓄能电站是目前电力系统中最成熟和应用最广泛的大容量储能技术,也是以电站方式管理的储能技术。随着可再生能源发电比重的增加,仅靠抽水蓄能电站还不够,还应重视分布式储能技术的应用。分布式储能技术的应用一是在发电侧,主要是在风电和太阳能电站内配置必要的储能容量,用于调节风电和太阳能电站的发电出力特性,使其较好地适应用电负荷变化需要,减少风电、太阳能发电随机间歇性对电力系统的影响;二是在用户侧,在包括居民在内的所有电力用户中,都配置必要的储能设施,用于调节用电的不平衡性,使用电特性尽可能做到平稳,以减少用电变化对电力系统的影响。
可以设想,今后每个电力用户包括家庭电力用户都是一个可独立运行的电力系统,它的电源就是类似电池的储能设备,与大电力系统联网运行,在用电负荷低谷时可向储能设备充电,在用电负荷高峰时段储能设备可为用户提供电力,使用户的用电特性尽可能平稳,特别是在发生事故时还可以独立运行,能有效提高电力系统供电的安全性和可靠性。这实际就是智能电网的发展目标。
这种设想在电力系统中配置储能设施的做法,必须建立在储能技术经济可行的基础上。目前,还没有可以大规模推广应用的储能技术,这是今后需要努力攻克的技术,同时也蕴藏着巨大的发展商机。
更新观念推动转型,构建以可再生能源为主的能源体系
在目前全球每年160多亿吨标煤的能源消费总量中,90%为煤炭、石油、天然气等化石能源。以化石能源为主的能源供给体系在为人类带来空前文明的同时,也带来了前所未有的挑战,除了化石能源资源问题外,最主要的就是气候变化问题。理论和实践都证明,气候变化与人类活动密切相关,特别是与化石能源大量燃烧排放的二氧化碳等温室气体有关。因此,世界各国都把开发利用可再生能源作为减少化石能源消费、应对气候变化的重要措施。今后20-50年将是能源转型的重要时期,转变的目标和方向就是用碳含量低的能源替代碳含量高的能源,用可再生能源替代化石能源,并最终实现由化石能源向可再生能源的转变,进入低碳能源或无碳能源新时代。
要实现能源转型,就必须在发展思路和管理理念上逐步进行调整。例如燃煤火电的年利用小时数问题,过去,我们长期处于缺电状态,火电的年利用小时很高,有些机组甚至达到7000到8000小时,并认为低于5000小时电力就过剩了,就不应该再建新的电厂了。对于可再生能源发电,包括水电、风电、太阳能发电在内,其设备年利用小时数都不会太高,从目前来看,水电平均在3000小时左右,风电平均在2000小时左右,太阳能发电平均在1000小时左右。特别是受自然特性的影响,风电、太阳能发电容量都不能作为有效容量看待,其在电力系统中的作用主要是提供电量,用来替代火电发电量,节约化石能源资源。
如以这样的观点来观察和思考,未来电力系统的电力负荷应由常规能源发电机组满足,电力系统的用电量由常规能源发电机组和可再生能源发电机组提供,并要优先利用可再生能源发电量。随着电力系统中可再生能源发电量比重的增加,常规能源的发电利用小时数就会减少。
由此展望未来能源系统,应是以可再生能源为主体、以常规能源为补充的能源体系。按目前的技术来看,未来的电力系统,应是以核电提供主要基荷,以可再生能源提供系统主要电量,以水电和抽水蓄能电站提供运行调节,以化石能源发电为补充,具有智能化特征的电力系统。为实现这样的转变,应按照这样的思路和目标加强技术创新和工程示范,积极推动能源系统的转型。
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