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储能跟两个领域密切相关,一个是能源,一个是新能源汽车,而这两个领域目前都面临很大挑战。其中一个挑战来自于雾霾,总体来说,雾霾三分之一源自燃煤,三分之一来自于汽车的燃油排放。另外一个挑战就是全球气候变化。今年4月22号,纽约联合国大会有170个国家签订了巴黎协定。巴黎协定有四个要点:第一,从工业革命前期到现在,全球平均气温已经上升了1摄氏度。第二,我们的目标是到2100年,全球气候变化要控制在2摄氏度以内。第三,为了实现这个目标,在近期要把碳排放限制在峰值内。第四,到2050年前后要使我们人为的碳排放和海洋、森林的吸收相平衡,也就是说2050年前后,我们人为的温室气体排放要加以限制。总体来说,大家认为未来应该是以可再生能源为主导的能源体系,电力系统也会以可再生能源为主导。
德国已经明确提出,到2030年,可再生能源发电要占到50%,到2050年可再生能源发电要占到80%。美国国家实验室从2010年就开始研究可再生能源,今年年初发表了一份研究报告,重点研究的是从现在到2050年,美国的可再生能源发电占比将从现在的20%一直增加到90%的可能性。报告显示,可再生能源占总发电量的80%这样的情景,在未来是很有可能实现的。在中国,我想未来电网也将是以可再生能源发电为主导。
现在我们人均年用电量大概是4千度电,人均GDP大概是8千美元左右。根据“十三五”规划,到2020年,我国人均GDP大概能达到1.1万到1.2万美元。到2050年,可能达到3万美元以上,也就是达到现在发达国家的水平。而现代发达国家的年人均用电量,大体来说是8千度以上,美国是1.4万度,所以如果我们的人均GDP能够达到2050年的人均3万美元,我们的年人均电力消费应该也能达到8千度以上,比现在要翻一番。以我国14亿人口计算,我们总的电力需求每年大概是11万亿度电。
未来,在我国能源领域,电力将以可再生能源发电为主导。而以可再生能源为主导的电网,需要借助储能技术进行有效调节,才能确保电网安全。当前,我国储能技术还存在很大差距,需要用更加创新的思路来发展。
众所周知,光伏发电、风力发电存在很大随意性,间歇性,如何调节成为电网一个很重大的挑战。德国提出一个储能技术叫做PtoG,也就是说在电力多的时候,电解制氢,氢再跟二氧化碳生成甲烷,甲烷再压缩到天然气管道里面储存。估计可以储存50多天的时间,以此作为一个储能手段。
美国的思路和德国完全不一样的。
美国可再生能源试验室立足于各种成熟的技术,把这些成熟的技术应用在一起,满足可再生能源发电的需求。它的措施有四条。第一,储备电力,包括燃气透频的旋转备用储备。第二,储能,它提了三个储能方向,一个是抽水蓄能,二是压缩空气储能,三是大规模的电网级规模的蓄电池储能。第三,能源互联网,东方不亮西方亮,西方亮的时候,电就可以输送到东方去。第四,需求侧的响应,通过价格机制鼓励消费者在低谷时间用电,特别是给电动汽车储能。美国提出了这样的技术路线,结论是,未来80%的电力可以由可再生能源提供,其中50%又来自于风电和光伏发电,研究结果显示,技术上是可行的。
另一个重要的领域是新能源汽车。
现在我国新能源汽车的发展重点是纯电动汽车,充电式的纯电动汽车。但是纯电动汽车有两个非常重要的弱点,一是充电时间长,需要2到3小时;二是充电1次也就能走100多公里,跟现在的大家的使用的习惯还是有很大差距。美国和日本正在一些地区发展氢燃料电池汽车,要求3到5分钟完成充电,充电一次能够走600公里,而这种电池再加上氢,总重量不超过50公斤,和燃油车性能大致相当。电动汽车的发展,也需要在储能领域有所突破,这些国家的经验都可以供我们借鉴。
未来的能源体系将以可再生能源为主导。
而可再生能源的随机性、波动性,就必须要由储能技术来解决,储能又有不同的技术路线。我认为,对中国来说,我们的用电规模比美国大得多,美国是3亿人口,人均用电量是1.4万度,总的电力消费是4万亿度。我们国家有14亿人口,用电量超过美国。因此,对我国来说,以可再生能源为主导的电力系统,挑战会更大,因此我们的储能技术路线需要多借鉴一些发达国家的成熟经验,只要是适合我们的都可以发展,创新思路才是最重要的。
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