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儲(chǔ)電儲(chǔ)能時(shí)不我待 構(gòu)筑低碳能源網(wǎng)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-19     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):130
核心提示:

《第三次工業(yè)革命》提到的能源革命,在中國(guó)同樣得到了有效實(shí)踐。正是基于化石能源儲(chǔ)量和環(huán)境承載容量的有限性,人們必將高度重視低碳能源的開發(fā),一旦低碳能源網(wǎng)、智能電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)高度融合,以化石能源為主要支撐的人類活動(dòng)將會(huì)發(fā)生徹底的變革?梢灶A(yù)見,至少在建筑、交通兩大領(lǐng)域,完全有可能率先實(shí)現(xiàn)能源零碳化應(yīng)用。

未來,眾多建筑都將成為一座座微型電站,無數(shù)個(gè)微型電站用能源總線聯(lián)系起來就構(gòu)成了一張張高效的低碳能源網(wǎng)。在這里,要想每座建筑都能對(duì)能源總線實(shí)現(xiàn)正向貢獻(xiàn),就少不了節(jié)能。這種建筑的能源消耗只有傳統(tǒng)建筑的60%,甚至更低;與此同時(shí),必須結(jié)合建筑本身大力開發(fā)太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、淺層地?zé)崮艿瓤稍偕茉矗屗鼈儗?shí)現(xiàn)能量平衡,最終實(shí)現(xiàn)零碳化運(yùn)行。杭州青山湖科技城建成的源牌綠色工坊就進(jìn)行了很好的嘗試,其光伏發(fā)電量占到其用電量的60%以上,在許多太陽光充足的時(shí)間都可以向外界提供電力。

另一方面,光伏發(fā)電的成本正在逐漸下降,多晶硅價(jià)格從2009年單價(jià)400美元/千克、上網(wǎng)電價(jià)4元/千瓦時(shí),下降到2013年的15美元/千克和度電價(jià)格1元?梢灶A(yù)見,光伏等新能源發(fā)電技術(shù)將會(huì)得到快速發(fā)展,低碳能源網(wǎng)的構(gòu)筑已經(jīng)時(shí)不我待。然而,光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電都有一個(gè)共同的特點(diǎn),那就是間歇式運(yùn)行,這就使得發(fā)電與用電難以配備,發(fā)展具有儲(chǔ)能功能的能源總線系統(tǒng),對(duì)發(fā)電和用電進(jìn)行科學(xué)配備成為其不可或缺的重要技術(shù)支撐。

由此可見,要實(shí)現(xiàn)第三次能源革命,必須構(gòu)筑具有儲(chǔ)能功能的低碳能源網(wǎng),并通過基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)建立的智能電網(wǎng)將發(fā)電、儲(chǔ)電、供電、用電有機(jī)結(jié)合起來。到那時(shí),至少在占全社會(huì)總能耗50%以上的建筑和交通領(lǐng)域?qū)⒙氏葘?shí)現(xiàn)能源的零碳化應(yīng)用,人類的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和對(duì)環(huán)境的保護(hù)能力將得到徹底顛覆和空前提高。

通常能源的表現(xiàn)形式有電能、化學(xué)能、機(jī)械能和熱能等,相應(yīng)的儲(chǔ)能技術(shù)有超導(dǎo)儲(chǔ)能、蓄電池、燃料電池、抽水蓄能、壓縮空氣蓄能、飛輪蓄能、彈簧蓄能、冰蓄冷、水蓄熱等。這些儲(chǔ)能技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn),從儲(chǔ)能規(guī)?矗樗钅芎蛪嚎s空氣蓄能最大、蓄冷蓄熱次之,單項(xiàng)工程可以達(dá)到吉瓦級(jí);蓄電池和超導(dǎo)蓄能目前在兆瓦級(jí)水平,燃料電池以及飛輪、彈簧等機(jī)械蓄 能技術(shù)目前只能達(dá)到千瓦級(jí)。

從儲(chǔ)能密度來看,差異也很大,蓄電池最小,單位立方體積蓄能量約10~2千瓦時(shí),壓縮空氣蓄能可達(dá)2千瓦時(shí),冰蓄冷最大,單位立方體積蓄能量可達(dá)10千瓦時(shí)以上。從單位功率的蓄能成本來看,冰蓄冷、水蓄熱最低,每千瓦蓄能成本約300元左右,其他蓄能方式都在1000元以上。因此在實(shí)際工程中,需要根據(jù)不同的能源需求形式以及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性,因地制宜靈活選用。切不可一味選用單一的儲(chǔ)電方式。

在工程實(shí)踐中,能源需求的形式是多樣化的,如汽車可以使用汽柴油、液化天然氣、電能作為驅(qū)動(dòng)能源,也可以選擇壓縮空氣或液化氮?dú)怛?qū)動(dòng)。后三類汽車幾乎對(duì)環(huán)境沒有任何污染,關(guān)鍵是這些技術(shù)的成熟度和經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然,采用電力驅(qū)動(dòng)對(duì)低碳能源網(wǎng)的支持最直接,由此導(dǎo)致的產(chǎn)業(yè)革命是廣泛而深遠(yuǎn)的;而一般民用建筑所需要的能源主要是電能、空調(diào)用冷、采暖和生活用熱等。在我國(guó),造成許多大城市夏季用電緊張的主要原因就是建筑空調(diào)用電,許多城市夏季空調(diào)用電負(fù)荷占到其最大用電負(fù)荷的40%以上。

在浙江、江蘇等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份,夏季空調(diào)用電負(fù)荷已超過全省總用電負(fù)荷的30%。另一方面,夏季空調(diào)用電負(fù)荷與氣溫相關(guān)性很高,如上海,當(dāng)氣溫在35攝氏度以上時(shí),最高氣溫每升高1攝氏度用電負(fù)荷就增長(zhǎng)60萬千瓦以上;因?yàn)闅鉁刈兓腿藗兞?xí)慣的作息規(guī)律、空調(diào)用電負(fù)荷幾乎呈現(xiàn)正弦曲線的變化規(guī)律,造成電網(wǎng)負(fù)荷率大幅度降低,不僅降低發(fā)電效率和電力設(shè)施的投資效率,同時(shí)給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來很大的困難,采用建筑儲(chǔ)能提高電網(wǎng)負(fù)荷率就顯得非常重要。

在電力用戶側(cè)的建筑本體附近選擇冰蓄冷技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)能,無論是投資、占用場(chǎng)地,還是從能源儲(chǔ)放次數(shù)導(dǎo)致的效率損失等各方面都是最小的。再如,在北方許多風(fēng)力資源比較豐富的中小城市,由于電力上網(wǎng)條件的制約以及風(fēng)力發(fā)電功率的不確定性,采用電能就地轉(zhuǎn)化成熱能并進(jìn)行必要的儲(chǔ)存,滿足城市集中供熱可能就是最理想的選擇,此時(shí)再去強(qiáng)調(diào)電能的高品位和采暖用熱的低品位就意義不大了。

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