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新能源下一站,氢能

来源:雁栖湖 时间:2023/9/19
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被誉为“21世纪终极能源”的氢能,与时下受热捧的“风、光、水、核”等新能源之间,有着怎样的关系?

新能源“远虑”

今年的夏天似乎又比往年热了一些,山东、上海、浙江、福建、河南、重庆......半个中国都出现了多日破40度的极端高温天气,户外煎鸡蛋也已算不得新鲜事。

不仅仅是国内,欧洲、美洲、澳洲等世界各地,均出现历史罕见的热浪,北极气温甚至一度突破30度,热到穿短袖。

种种迹象,均在提醒着人们气候变化问题的存在,以及节能减排的重要性。

为此,在“碳中和、碳达峰”目标的引导下,大力推动以风电、光电、水电以及核电新能源发展已经成为世界多个国家和地区的共识(部分国家对核电发展持谨慎态度)。

过去五年,我国光伏发电累计装机容量从年底的0.77千瓦,提升至年底的3.06亿千瓦,增长约四倍;风力发电累计装机容量从1.64亿千瓦,提升至3.28亿千瓦,实现翻倍;水力发电装机容量从3.44亿千瓦,提升至3.91亿千瓦;核电装机容量从0.33亿千瓦,提升至0.53亿千瓦。

另从实际发电量来看,年,全国风力发电亿千瓦时,占比6.99%;核能发电.2亿千瓦时,占比5.02%;火力发电.7亿千瓦时,占比71.13%;水力发电.2亿千瓦时,占比14.60%;光伏发电.6亿千瓦时,占比2.26%。

可以看到,清洁能源已然成为我国电力结构中的重要组成部分,并呈现高速增长态势。

不过,以更加长远的视角观察,环保、可再生等优势背面,清洁能源还存在一些可能被掣肘之处。

一方面是时间、空间的限制。

例如光伏,不仅只能在白天使用,而且对太阳照射量有着较高要求,遇到雨天、阴天、多云天气便会严重影响发电效率;风力发电机则需要安放在草原、海洋等多风地区,且需要达到四、五级风才能充分发挥作用。

8月5日,由雁栖湖研究院主办的第四届雁栖湖论坛上,中科院外籍院士、中科院北京纳米能源与系统研究所所长王中林介绍,我国光伏发电每年平均可利用时间约为小时,风力发电约为小时,受“时、空”限制较大。这一数据亦与前文“发电量/装机容量”比值接近。

至于水力发电,随着多年的开发建设,我国河流适宜建设水力发电站的区域已经不多,未来增量有限。王中林同时分析,海洋能量巨大,理论上海洋每年能够提供的能量,是全世界总耗能的四倍半,但由于海洋属于动作慢、频次低的低强度能源,在现有主流技术条件下,收集困难。

相比风、光,水力发电已经接近阶段性天花板,近年增速明显降低。

另一方面是随机性、不稳定性较强,对电网提出了更严苛的要求。

受天气条件限制,风能、太阳能容易出现间歇性发电的状况,进而会导致电网实际使用效率降低、供电电压与频率不稳定,甚至产生浪涌电流,破坏电力设备。雁栖湖论坛上,中能融合智慧科技有限公司党委书记、董事长王海即表示,“新能源的消纳,将成为未来新型电力系统的主要矛盾”。

除此之外,光伏硅片、风机叶片等设备,还存在生产成本偏高、维护难度较大等问题。

为什么是“氢”?

新能源优势明显,劣势同样存在,为了解决这些问题,各方参与者都在积极寻求办法,如钠电池储能、飞轮储能、建设新型智慧电网,实现“风光水火”多能互补。

这其中,氢能是受

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