傳統(tǒng)方案給電網帶來麻煩
　　天然氣分布式能源在我國已經推行了若干年,但近年來,可再生能源發(fā)電的份額逐步提高｡可再生能源不但被視為解決環(huán)境問題,特別是減少碳排放的有效途徑,長期則可能是人類能源需求的最重要的解決方案之一｡全球2014年可再生能源發(fā)電占電力生產總值的22.8%(包括水電等),其中風能與太陽能之和占4%｡
　　中國面臨著嚴重的環(huán)境壓力,因而更加重視可再生能源發(fā)電的發(fā)展,2014年可再生能源發(fā)電量為1.2萬億千瓦時,占總發(fā)電量的22%,其中并網風力發(fā)電占總發(fā)電量的2.8%;光伏發(fā)電占總發(fā)電量的0.45%,并網光伏占0.42%｡2014年,在中美雙方發(fā)布的聯(lián)合聲明中,中國提出計劃2030年左右二氧化碳排放達到峰值且將努力早日達峰值,并相應地將2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%,而此前的規(guī)劃是到2020年非化石能源占比為15%｡考慮到水電核電施工周期較長,增長受稟賦限制,風光電的發(fā)展?jié)摿Ψ浅４?#65377;
　　中國有著世界上最大的用電需求,也是最大的可再生能源發(fā)電國,因此中國對全球可再生能源發(fā)展舉足輕重｡可再生能源發(fā)電發(fā)展最大的問題,是可再生能源發(fā)電的間歇性與不可預測性｡
　　一方面,可再生能源的發(fā)電集中時間段與用電時間段存在著不一致性｡風電發(fā)電高峰一般集中在晚上,太陽能發(fā)電的高峰集中在白天｡而工業(yè)用電的用電曲線較為平緩,居民用電則呈現白天､晚上兩個高峰｡另一方面,隨著季節(jié)､天氣的變化,可再生能源發(fā)電與用電曲線都會有相應的變化｡中國大部分地區(qū)春季風力發(fā)電輸出最大,光伏發(fā)電夏天輸出最高,而且發(fā)電隨天氣原因劇烈變化而具有不可預測性｡
　　這些對于電網來說,都是麻煩｡傳統(tǒng)的解決方案主要集中在兩個途徑:一是利用較為靈活的發(fā)電設施與之配合,形成穩(wěn)定的總輸出,應用較為廣泛的是天然氣發(fā)電與可再生能源發(fā)電相結合｡二是將可再生能源發(fā)電的能量進行儲存,儲能傳統(tǒng)方法是轉換為熱能等形式,如儲熱､熱水系統(tǒng)與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的結合｡而不涉及能量轉換的電力儲能方法,以往的應用中,主要表現為抽水蓄能電站｡
　　以上兩個方案都不能從根本上解決可再生發(fā)電到達一定規(guī)模比例后,難以維持電網穩(wěn)定性的問題｡第一個方法存在兩個主要限制:一是應用不夠廣泛,較多應用于分布式系統(tǒng);二是涉及到燃料價格因素,成本不可控｡第二個方法的主要局限在于,抽水蓄能電站工作時,其能量來源從根本上來說,同樣是化石能源｡因此,抽水蓄能雖然有利于減少電網的波動性,但對節(jié)能減排并沒有本質上的好處｡另外,抽水蓄能電站的應用受到選址､成本與利益分配等多方面限制因素影響｡

作者：林伯強 來源：中國科學報 責任編輯：wutongyufg