海洋風(fēng)電產(chǎn)業(yè)瓶頸的正確打開方式—?dú)鋬?chǔ)能

2018-01-25 11:03:53 中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

人類200年工業(yè)化進(jìn)程中，化石能源扮演了不可或缺的角色，但隨著消費(fèi)總量的不斷提高儲(chǔ)量的日益減少，同時(shí)伴隨其日益嚴(yán)重的副產(chǎn)品負(fù)面效應(yīng)也

人類200年工業(yè)化進(jìn)程中，化石能源扮演了不可或缺的角色，但隨著消費(fèi)總量的不斷提高儲(chǔ)量的日益減少，同時(shí)伴隨其日益嚴(yán)重的副產(chǎn)品負(fù)面效應(yīng)也逐漸顯現(xiàn)，全球變暖和環(huán)境污染對(duì)能源的使用提出了新的要求，一種來源廣泛、清潔無污染、儲(chǔ)運(yùn)方便、利用率高的物質(zhì)氫逐漸成為能源圈的時(shí)尚話題。

一、化石能源落幕可再生能源興起

煤、石油、天然氣等化石能源是當(dāng)今社會(huì)的能源消耗主體，隨著人類工業(yè)化進(jìn)程加速，能源消費(fèi)總量不斷提高，但總儲(chǔ)量卻不斷減少，開采難度逐步加大，隨著油氣勘探開發(fā)逐步向深海、極地等復(fù)雜地質(zhì)地理?xiàng)l件地區(qū)轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)邊際成本也快速增長(zhǎng)。有研究認(rèn)為，2020 年之前，全球石油產(chǎn)量將到達(dá)頂點(diǎn)，天然氣產(chǎn)量頂點(diǎn)也將在不久之后到達(dá)，以煤炭、石油天然氣為標(biāo)志的化石能源時(shí)代終將過去。隨著工業(yè)文明下化石能源的副產(chǎn)品環(huán)境污染、氣候變暖、生態(tài)惡化對(duì)人類的生存與發(fā)展愈發(fā)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，人類越來越清晰意識(shí)到必須采用一種新的可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式才能確保一個(gè)更加美好的未來，人類需要尋找更加集約、更加持續(xù)、更符合自然和社會(huì)倫理的生產(chǎn)和生活方式。

目前傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)仍然是一股強(qiáng)大的力量，但化石燃料驅(qū)動(dòng)的工業(yè)時(shí)代即將結(jié)束端倪已現(xiàn)，為糾正化石能源的巨大環(huán)境負(fù)外部性，很多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)或考慮征收資源稅、碳稅、環(huán)保稅等。面對(duì)全球日益嚴(yán)峻的減排任務(wù)和化石能源的供應(yīng)成本大幅上升，風(fēng)電、太陽能、地?zé)帷⒊毕堋⑸锬艿瓤稍偕茉吹纳鷳B(tài)和環(huán)境效益漸趨明顯，同時(shí)伴隨其應(yīng)用技術(shù)上的不斷成熟及逐步實(shí)現(xiàn)的大批量商業(yè)化開發(fā)，化石能源的落幕已進(jìn)入不可逆轉(zhuǎn)的進(jìn)程，可再生能源的開發(fā)和利用已進(jìn)入快速上升通道。

二、可再生能源發(fā)展面臨的困局

可再生能源種類多、總量大、清潔零污染，有科學(xué)家指出，太陽光線一個(gè)小時(shí)的照射所產(chǎn)生的能量足以支撐全球經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一年;斯坦福大學(xué)一項(xiàng)關(guān)于全球風(fēng)能的研究統(tǒng)計(jì)，利用地球上現(xiàn)有風(fēng)能的20%，所提供的電力將是當(dāng)今世界所用電量的7倍之多;在美國(guó)，地表下兩英里內(nèi)的地?zé)崮茉醋阋詾槿绹?guó)提供其所需要的能源長(zhǎng)達(dá)3萬年之久等。目前，可再生能源在全球能源發(fā)展轉(zhuǎn)型的大背景下已迎來了發(fā)展機(jī)遇期，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家以及中國(guó)等新興經(jīng)濟(jì)體已經(jīng)全面推進(jìn)可再生能源的開發(fā)和利用，在歐洲、美國(guó)，可再生能源投資已經(jīng)超過化石能源投資，可再生能源的內(nèi)部成本在逐步下降，開始表現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)力。

但眾所周知陽光不會(huì)一直明媚、風(fēng)力不會(huì)一直充裕，可再生能源的間歇式、不穩(wěn)定供應(yīng)弱點(diǎn)成為可再生能源廣泛應(yīng)用一大瓶頸，由于風(fēng)能和太陽能的供應(yīng)都具有間歇性，只能在部分時(shí)間發(fā)電，為了保持電力的持續(xù)供應(yīng)，就需要配建傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠，由此造成其運(yùn)行負(fù)荷和效率普遍不高，發(fā)電不穩(wěn)定的因素使得可再生能源替代傳統(tǒng)能源的效果大打折扣。

中國(guó)擁有世界上最豐富的風(fēng)力資源，其中海上風(fēng)能資源占3/4。雖然海上風(fēng)電具有風(fēng)速大、穩(wěn)定性好、風(fēng)機(jī)利用率高、單機(jī)裝機(jī)容量大、不占地、不擾民、靠近用電負(fù)荷等眾多優(yōu)勢(shì)，具有更廣闊的開發(fā)前景，但與其他可再生能源相似，由于其分散性、波動(dòng)性和間隙性特性，贏得了垃圾電的雅號(hào)(怎么都有一種鄙夷的味道)。我國(guó)僅2016年棄風(fēng)電量就接近500億度。

政府職能部門也意識(shí)到現(xiàn)行政策的缺陷，按國(guó)家能源局可再生能源司相關(guān)人士的表述，即是鼓勵(lì)的方向是發(fā)電側(cè)，鼓勵(lì)大家拼命建，沒有企業(yè)或部門對(duì)消納負(fù)擔(dān)起義務(wù) 。產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期，消納空間充足，矛盾不明顯;現(xiàn)階段消納矛盾不容忽視。

三、未來能源生產(chǎn)和消費(fèi)格局的變化

第一次工業(yè)革命和第二次工業(yè)革命形成的傳統(tǒng)、集中的經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)活動(dòng)，將被第三次工業(yè)革命的分散經(jīng)營(yíng)方式取代。因?yàn)榻?jīng)濟(jì)和社會(huì)變革總是來自于新能源與新通信方式的交匯，而建立在互聯(lián)網(wǎng)和新能源相結(jié)合基礎(chǔ)上的新經(jīng)濟(jì)正撲面而來。

世界各國(guó)在石油、天然氣等能源體系建設(shè)以來，無不是需要巨額資本運(yùn)作，在組織上也呈現(xiàn)出集中化、官僚化趨勢(shì)。嚴(yán)重依賴于原先通過集中規(guī)劃、巨資建設(shè)的舊日電網(wǎng)怎么會(huì)去消耗今日廣為分散的垃圾電?!

美國(guó)社會(huì)科學(xué)家吉里米˙里夫金《第三次工業(yè)革命》提出社會(huì)產(chǎn)消一體化的趨勢(shì)——即產(chǎn)消者的出現(xiàn)，闡述了近500年來，經(jīng)貿(mào)的發(fā)展從封建時(shí)代的自給自足進(jìn)步到生產(chǎn)與消費(fèi)逐步分離，在生產(chǎn)力的驅(qū)動(dòng)下至20世紀(jì)末全球洲際貿(mào)易達(dá)到了巔峰。天下大勢(shì)作于細(xì)，隨著新世紀(jì)可再生分布式能源、儲(chǔ)能技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、3D打印等技術(shù)驅(qū)動(dòng)，將又逐步彌合這一種生產(chǎn)與消費(fèi)的經(jīng)貿(mào)距離。未來世界，風(fēng)能、光能和海洋能等可再生能源的深度發(fā)展與可循環(huán)使用材料的廣泛利用將形成分散合作式的商業(yè)模式，大量的創(chuàng)客(社會(huì)企業(yè)家)引領(lǐng)后碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代。到那時(shí)，分布式的可再生能源采集和增材制造自然不再支持大范圍的能源原材料與制成品的遠(yuǎn)距離貿(mào)易運(yùn)輸。通俗一點(diǎn)說，就是進(jìn)入更高文明和科技層次的自給自足。這必將帶來生產(chǎn)關(guān)系的巨大變革。

將來，如風(fēng)能、太陽能、地?zé)岷秃Ｑ竽艿确稚①Y源被數(shù)百萬個(gè)不同的能源采集點(diǎn)收集起來，通過智能網(wǎng)絡(luò)整合、分配，最大限度地實(shí)現(xiàn)能源的有效利用并維持經(jīng)濟(jì)的高效、可持續(xù)發(fā)展。可再生能源的這種分散式的本質(zhì)更需要合作式的組織結(jié)構(gòu)而不是層級(jí)結(jié)構(gòu)。

我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到：這是一次思想的戰(zhàn)爭(zhēng)，政策的博弈;而不僅僅是技術(shù)或是管理問題。

四、風(fēng)電消納技術(shù)難題的破解—氫

以產(chǎn)消一體這樣的高度審視和研究風(fēng)電，特別是海洋風(fēng)電的演進(jìn)路線，就應(yīng)意識(shí)到風(fēng)電行業(yè)必須自省，在更大的能源格局上尋求突破。僅生產(chǎn)不消納，單純依賴接入國(guó)家電網(wǎng)不是一種正確的路徑。

要解決這個(gè)難題，適合分散式的電力儲(chǔ)存技術(shù)—氫儲(chǔ)能就成為目前最為有效的一項(xiàng)技術(shù)解決手段。

眾所周知，氫是地球上存量最豐富的元素，常見含氫物質(zhì)是水，將氫作為能源發(fā)電后又復(fù)原為水，對(duì)環(huán)境沒有任何污染，被譽(yù)為零排放，是可持續(xù)性的清潔能源。且氫的用途非常廣泛，多個(gè)行業(yè)都有應(yīng)用，利用可再生能源風(fēng)電制取氫，必將成為解決可再生能源長(zhǎng)期存儲(chǔ)介質(zhì)的關(guān)鍵。氫儲(chǔ)能的基本原理就是將水電解得到氫氣和氧氣，風(fēng)電場(chǎng)制氫儲(chǔ)能技術(shù)的核心思想是當(dāng)風(fēng)電充足但無法并網(wǎng)只能棄風(fēng)時(shí)，利用風(fēng)電將水電解制成氫氣(和氧氣)，將氫氣儲(chǔ)存運(yùn)輸;當(dāng)需要電能時(shí)，將儲(chǔ)存的氫氣通過燃燒發(fā)電或是氫燃料電池轉(zhuǎn)換為電能。

目前先進(jìn)的電解氫技術(shù)裝備已支持各類不穩(wěn)定電源(如風(fēng)電)穩(wěn)定的制備氫氣，并應(yīng)于化工加氫工藝、氫燃料電池和氫氣發(fā)電等。

責(zé)任編輯：lixin

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