近年来,随着化石燃料的日渐枯竭和温室效应日渐显现,氢能作为一种清洁、高效且储量丰富的二次能源,受到越来越多国家的重视。
同济大学教授、上海氢能利用工程技术研究中心副主任张存满指出,氢能的开发涉及制取、储存、运输、利用等环节。依托燃料电池技术,目前氢能已经被广泛应用于交通、电力、热力、燃气等社会领域。但是,氢能系统在应用过程中还存在一些技术上的制约。
可再生能源发展面临四大挑战
2014年11月,国务院印发《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》(下文称《行动计划》),明确提出到2020年,我国非化石能源占一次能源消费比重要达到15%。其中,常规水电装机力争达到3.5亿千瓦左右,风电装机达到2亿千瓦,光伏装机达到1亿千瓦。
张存满教授表示,水电在技术和运行模式上均比较成熟,风电近两年的发展速度也较快,相较而言,光伏领域发展面临较大压力。目前,可再生能源的利用水平还不太高,而《行动计划》中也明确提出,要“加强电源与电网统筹规划,科学安排调峰、调频、储能配套能力”。
以风电为例,从2011年开始,我国风电的增长速度和总装机量已经跃居世界第一,截至2014年底,全球风电装机规模达到365GW,而我国并网的风电达到96GW,所占份额较大。但是与此同时,风电的弃电率也一直高居不下,近几年来风电弃电率均超过了10%。
张存满教授认为,可再生能源在发展过程中还存在诸多挑战:
第一,我国由于资源分布不均造成的矛盾较为突出,发电中心和用电负荷中心脱节严重。目前我国的风电主要集中在西北、华北、东北三个地区,占全国风电装机容量的80%。但是,我国电力负荷则主要集中在经济发达、耗能更多的华东、华南地区。因此,要大力发展风电,长距离电力输送不可避免。
第二,由于风电具有一定的间歇性、随机性,因此缺少储能调节的风电会对电网安全造成不利影响,尤其是当风电在当地电网中的输送比例超过10%时,对电网的安全性影响会加大。
第三,电网建设是长期的、复杂的、全局性的,因此与可再生资源的发电速度相比,电网建设规划发展速度相对较慢,在跨区域调度时就容易出现矛盾,且短期内难以调和。
第四,可再生能源的发展直接与传统火电形成了竞争。由于电网中增加了具有波动性的可再生能源电力,调峰谷的压力都集中在传统的火电、水电上,造成电网运行效率下降。