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前美国能源部副部长眼中的能源革命

国际能源网能源资讯频道  来源:中国能源报  日期:2016-11-28

250年前,美国人的出行方式主要依靠马车,非常原始。但工业革命以后,我们迎来了汽车重新定义交通方式的时代。石器时代的结束并不是因为我们用光了石头,而是因为我们采用了更好的解决方案。因此,同理,人类从化石能源向可再生能源的转型亦然。

当前的能源转型以及人类社会的变革并不均衡,所以今天的世界仍然面临三大挑战:

一是如何在保证经济持续增长的前提下摆脱碳排放;

二是如何能够适应气候变化,气候变化是摆在我们面前的最紧迫的现实问题,全球气温升高的趋势在加速;

三是如何保证可负担、稳定并且可惠及所有人的能源供给。2015年,全球可再生能源投资有史以来首次超越油气,这个初现的趋势未来能否持续仍有待观察,但我们已经迎来这样一个全新时代。以零碳电力的应用为例,2010年当我还在美国能源部工作时,我们效仿肯尼迪的“登月计划”,推出了一个叫“登日计划”的可再生能源发展目标。

时至今日,美国的光伏发电成本基本已同天然气发电乃至中国的煤电成本持平。这是因为可再生能源的边际成本非常低,所以整个行业的发展趋势向好。光伏发电成本下降的幅度和速度与太阳能电池片的效率有很大关系。事实上,太阳能电池板的光电转换率当前已接近上限,但我们还有很长的路要走。目前中国可再生能源的占比仍不足10%,但增速惊人,进一步实现去碳化的空间巨大。

我们将目光移至电池及交通行业电气化的成本,其实现降本的一个重要途径是电网实现去碳化,进而实现能源消费的电气化。今年特斯拉推出了成本仅为190美元/千瓦时的最廉价电池组,它的资本投入成本不到200美元,如果电池组成本进一步降至150美元,那么电动汽车的整体成本将足以媲美传统的化石能源,而这在未来10年左右就可以实现,因此交通运输行业将面临一场影响深远的巨大变革。

尽管重型卡车、飞机乃至轮船是很难实现电气化的,但包括原材料在内的电池技术已经有了长足进步,整体成本已出现大幅下降。在这个领域,中国、印度以及一些欧美国家的进步非常快。但最大的挑战在于电网,因为电网最初的设计并未考虑到未来超过50%的并网电源是可再生能源。

20世纪的能源潮流是单向的,负荷不可控,但21世纪会出现更多的分布式的能源,电网中超过50%的电力将来自间歇性特征明显的可再生能源。除此之外,未来还将有大量电动车与电网产生连接,并同步催生巨大的储能需求。如果二者能够深度结合,我们就可以成功驾驭供给侧的这种波动性和间歇性,而这正是21世纪电网电气化的最大挑战。诚如大家观察到的,发展电动汽车与楼宇PV发电并无二致,这就需要我们进行数据的发掘,进而实现远程操控,同时在电网层面进行负荷的远程智能调度。

显而易见的是,未来当涌入电网的电力中有一半以上来自可再生能源时,电网的规模、稳定性以及运营成本都将面临巨大挑战,这就需要定价机制和市场结构的转型,业务模型、监管框架以及消费者的接受度也需要同步提升。

那么如何尽可能降低可再生能源的入网成本呢?

首当其冲的解决方案是远程高压直流输电,中国在这方面已走在世界前列;

其次是储能技术,除了电能储能,热能储存的成本相对来说要低很多,另外还有抽水储能,都是非常好的解决方案;

此外,负载侧的柔性响应以便适应电源的波动性也非常重要,而要实现这一点就要协调应用传感、通讯、计算和控制技术,这将在21世纪的电网中发挥重要作用。这一场人类从化石能源向可再生能源的历史性转型,将会由科技公司来主导。我很欣喜地看到,在中国出现了具备创新基因的全球性企业,例如中国的远景能源,它们通过颠覆性技术正在推动降低可再生能源度电成本,我们期待有更多技术创新力量加入到这场历史性的能源变革中!

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