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如何突破可再生能源發展瓶頸?
2020-06-11 | 編輯: | 【 】| | 供稿部門:規劃戰略與信息中心
    

  在過去的幾十年里,我國一直將煤炭視作能源結構中最為重要的一部分,以期通過豐富的煤炭資源,彌補我國缺油少氣的能源稟賦。數據顯示,我國一次能源消費構成中,煤炭所占比約70%左右,高居全球首位,而發達國家這一比例平均只有21%左右。煤炭的大規模使用,造成了大量二氧化碳、氮氧化物等有害氣體的排放,讓中國成為了全球碳排放量最高的國家,環境問題日益嚴重。 

  然而,大規模的煤炭使用,并不能改善大量進口石油和天然氣的現狀。2019年,我國石油和天然氣對外依存度繼續增長,分別達到70.8%43%。石油和天然氣作為國家重要的戰備儲存能源,過高的對外依存度是一個危險的信號。特別是在今年,疫情仍在全球肆虐,國際貿易局勢復雜多變、撲朔迷離,給我國現有的能源供應格局帶來更多挑戰。 

  在能源供應安全和環境問題的雙重壓力下,我國能源結構亟待迎來一場深刻的變革。而這場創新變革中,最活躍的領域毫無疑問將來自于可再生能源。美國、歐洲、日本等國家和地區都已通過出臺政策法規,將能源技術作為新一輪科技和產業革命的突破口。 

  我國作為能源消費大國,加快可再生能源發展已箭在弦上。 

  01 儲能技術是可再生能源發展的基礎 

  早在2017年,國家就開始推動能源結構向可再生能源轉型,當時國家發改委、國家能源局印發的《能源生產和消費革命戰略(2016-2030)》要求,到2030年,非化石能源發電量占全部發電量的比重力爭達到50%。但據國家能源局的數據顯示,2019年全國可再生能源發電量2.04萬億千瓦時,占全部發電量的27.9%,僅比2018年提高了1.2%,增速較為緩慢。 

  可再生能源發電具有明顯間歇性,特別是光伏和風電等,受氣候季節影響明顯,造成其波動性遠超傳統化石能源發電,對電網調峰填補的要求非常高,并網消納問題長期存在。 

  近兩年,國家出臺了一系列扶持政策,使得并網消納問題正在得到逐步改善。西藏、云南、青海和四川等可再生能源豐富的西部地區,可再生能源電力占全社會用電比重已經超過80%。但是,由于西部地區整體用電量相與東部地區有明顯差距,所以即便未來占比能夠達到100%,隨著可再生能源發電量進一步攀升,全部依靠本地消納也并不現實。 

  解決問題的關鍵,就在于儲能。通過集中式氫儲能與分布式電池儲能相結合,可以靈活調峰填補,彌補可再生能源間歇性、波動性、區域經濟差異性等弊端,推動可再生能發電大規模接入。 

  此外,之所以要強調儲能的重要性,還有一個重要的原因在于,可再生能源發電“平價”上網近在咫尺,未來還會進一步降低,儲能成本將會占更高的比例。因此,儲能技術的發展將成為可再生能源發展的重要推動力。 

  02 氫儲能與可再生能源有天然結合點 

  目前來看,小規模、短周期儲存其實鋰離子動力電池等已經非常優秀。但是,中國西北部的集中式大規模光伏和風電等可再生能源發展的瓶頸,在于長周期大規模儲能系統。國際可再生能源署2019年發布的《氫:可再生能源的前景》報告中指出,隨著太陽能和風能的存儲需求顯著增長,由可再生能源產生的大量氫氣與儲氫技術相結合,可以為電力系統提供長期的季節性靈活性。而且可再生能源電量比例在電力系統中的占比越高,季節性、長周期、大規模存儲的重要性就越凸顯。 

  從技術角度看,電解水制氫技術將是連接可再生能源和氫儲能的重要紐帶。根據中國氫能源及燃料電池產業創新戰略聯盟預測,到2050年之后,70%的氫氣將來自于可再生能源,可以說電解水制氫將成為主流。日本在電解水制氫方面已處于領先位置,202037日,位于日本福島縣浪江町的福島氫能研究場已正式開始運行,這是世界最大的利用可再生能源的電解水制氫基地。目前,我國中船集團718所等企業都在電解水制氫領域有了一定的技術積累。 

  從經濟角度看,儲氫成本相對更低,按目前1kg氫相當于34度電來算,氫能儲能裝置儲存1千瓦時能量約需100元。而電池儲能,因為對使用壽命有要求,一般要達到9000次循環壽命,因此儲存1千瓦時能量大約需要1000元以上。國際可再生能源署也認為,當前可再生能源電力制氫可能是經濟的,但仍需進一步降低成本。 

  有人質疑氫電轉換的效率問題。但實際上,如果可再生能源電價成本足夠低,即便因為效率問題導致成本增加,也會比電化學儲能的成本低不少。近期北歐的一項研究結論也支持這一觀點,他們認為盡管氫儲能的循環效率相對較低,但在未來高可再生能源比例的情景中,氫對電力的存儲仍將是有益的,能有助于避免削減能源,增加可再生能能源整體部署。此外,研究表明氫儲能這一方式在經濟上也具備可行性。 

  2050年儲氫情況預測 

  此外,氫能還具備更好的商品屬性。當前,日本作為全球主要的氫燃料進口國,從澳大利亞等國家大批量進口氫燃料,證明了氫是可以作為商品進行交易。而我國可再生能源非常豐富,如果能過抓住這一全新機遇,通過低成本制氫,再出口給氫燃料消費大國,將能夠為我國經濟發展釋放更多的動能。 

  從環保角度看,氫能作為可再生能源技術體系重要的組成部分,能夠做到全生命周期零碳排放,未來發展集中式大規??稍偕茉匆欢x不開氫能。反過來講,如果氫能產業的發展不結合可再生能源,而是與傳統化石燃料相結合,也是毫無意義的。環保低碳減排是氫能可持續性發展的基礎之一,任何經濟活動都不能動搖這一根基。 

  中國科學院院士歐陽明高曾表示,氫能是支撐集中式可再生能源大規模發展和充分利用的重要途徑。未來,氫能將在促進大規??稍偕茉吹恼吓c發電、跨部門和地區的能源分發、新增能源系統的彈性緩沖、交通能源脫碳化、工業能源脫碳化、建筑熱量和能源脫碳化和提供清潔工業原料等7個方面發揮重要作用。 

  目前,制定國家氫能發展戰略規劃已經寫入《關于2019年國民經濟和社會發展計劃執行情況與2020年國民經濟和社會發展計劃草案的報告》,想必我國氫能產業路線圖的發布指日可待。未來,還要探索更廣泛的氫能應用場景,釋放更多新動能,讓氫能產業蛻變成跨行業、跨領域、承載著更多任務的巨大藍海。 

 

  編輯:規劃戰略與信息中心 圖書館 

  信息來源:http://www.china-nengyuan.com/news/157430.html 

 
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