假如時間倒退到1980年,我們無法想象2015年的生活,互聯(lián)網(wǎng)、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(xiàn)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(huán)境污染、氣候變化、霧霾等問題取而代之,成為人類最急迫需要解決的問題,人類的可持續(xù)發(fā)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(zhuǎn)型:未來是清潔能源的時代
和信息通信領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)、交通領(lǐng)域的高鐵類似,能源領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型也伴隨著各種新技術(shù)突破的節(jié)奏,一步步從誕生、快速成長走向大規(guī)模普及。新的技術(shù)誕生與成長之間相隔20~30年,從快速成長到大規(guī)模普及,中間又相隔10~20年。 商業(yè)化風(fēng)電誕生于1970年代末,而2000年后以丹麥、美國為主的發(fā)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(fēng)電發(fā)展將進入爆發(fā)期。光伏發(fā)電也是同樣。1986年,美國建成全球第一個光伏發(fā)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(fā)電將進入全球爆發(fā)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(fā)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(yīng)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(zhuǎn)型。 部分發(fā)達國家已經(jīng)走在世界前列。德國的光伏發(fā)電量世界第一,英國的海上風(fēng)電、日本的家庭光伏發(fā)電、加拿大的水電、意大利的光伏發(fā)電,這些都是各個國家能源轉(zhuǎn)型的不同選擇。2015年七國集團領(lǐng)導(dǎo)人峰會提出到2050年七國要實現(xiàn)100%利用風(fēng)、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(fēng)電、光伏發(fā)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(nèi)完成摒棄化石能源,100%利用清潔能源的能源轉(zhuǎn)型目標,需要有相當大的魄力。
全球能源互聯(lián)網(wǎng):清潔能源共享之路
風(fēng)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(fā)風(fēng)電場、太陽能發(fā)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(qū)經(jīng)濟發(fā)展快、能源消費量高,但清潔能源可開發(fā)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(qū)年輻射量超過1800千瓦時/平方米,但用能量遠低于東部地區(qū)。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(fā)、遠距離輸送成為清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用的解決之道。中國以西北為清潔能源開發(fā)基地,建設(shè)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(fā)電以自家屋頂鋪設(shè)的太陽能電池和房屋旁邊設(shè)立小型風(fēng)力發(fā)電機兩種形式為主。相對而言,由于風(fēng)機本身發(fā)電時的噪音、旋轉(zhuǎn)葉片的安全性等問題,分布式光伏發(fā)電設(shè)備更受青睞,發(fā)展也快得多。在一些發(fā)達國家,如德國、日本,由于屋頂面積足夠、自發(fā)自用更為實惠、國家財政補貼等因素,分布式光伏發(fā)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(fā)規(guī)模仍受資源條件限制。一般來說,分布式電源的發(fā)電成本要比大規(guī)模開發(fā)的清潔能源發(fā)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(qū),電站安裝面積與用電負荷無法匹配。因此,對發(fā)展中國家或工業(yè)化國家而言,分布式電源不論在發(fā)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?shù)赜媚苄枨,只能通過距離用電中心較遠的大型清潔能源發(fā)電基地送電。但清潔能源最大的問題在于“靠天吃飯”,不像煤炭等化石能源發(fā)電站可依據(jù)負荷需求調(diào)整發(fā)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(guī)模存儲的問題,清潔能源發(fā)電具有大幅波動性。解決這些問題,只能依靠電網(wǎng)互聯(lián)。而研究數(shù)據(jù)表明,隨著電網(wǎng)互聯(lián)區(qū)域的擴大,聯(lián)網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的清潔能源發(fā)電出力曲線將越來越平滑,而且還將納入更多的水電調(diào)峰資源,使清潔能源的發(fā)電出力更加可控。 習(xí)近平主席在聯(lián)合國發(fā)展峰會上倡議探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng),正是看到了全球能源互聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)將承載著能源瞬間配置的功能,在這張“電力高速路網(wǎng)”上,人類將實現(xiàn)清潔能源全球共享。
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