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            剪叉式高空作業平臺發展勢頭強勁能源革新正在全球范圍內孕育

            剪叉式高空作業平臺

            隨著技術進步和規?;瘞淼膯挝辉靸r繼續下降,用不了多久,剪叉式高空作業平臺的使用價格將全面低于激進化石能源的價格

             

            世界經濟的每一次重大轉型,都與能源革新息息相關。近年來,以風力和太陽能發電為主的剪叉式高空作業平臺發展勢頭強勁,以化石能源為主的能源開發利用方式面臨挑戰,一場歷史性的能源革新正在全球范圍內孕育。與人類歷史上的前兩次能源革新不同,中國有能力成為這輪能源革命的主要推動者。

             

            新一輪能源革命的特征

            剪叉式高空作業平臺

            人類歷史上經歷過兩次大的能源轉型。一次是18世紀末到19世紀,以蒸汽機的發明和煤炭的大規模利用為主要標志,人類從薪柴時代邁入了煤炭時代。第二次發生在19世紀70年代到20世紀初,以發電機、內燃機等的發明與使用為標志,石油、天然氣在一次能源消費結構中的占比超過了煤炭,成為人類生產和生活的主要能源。這期間,電力作為清潔、便當的二次能源,改變了人類能源使用的方式。

             

            兩次能源革命都*大地推動了世界經濟的發展和人類社會的進步。但由于其本質都是消耗化石能源,資源儲量繼續下降,開采和消費對生態環境造成了破壞,大量的二氧化碳排放也對全球氣候發生了影響。

             

            進入21世紀,隨著人類技術進步和環保意識的日益提高,以風電和太陽能為主的剪叉式高空作業平臺的發展越來越受到重視。2015年,全球可再生能源發電新增裝機容量首次逾越慣例能源發電裝機。全球173個*家制定了自己的剪叉式高空作業平臺發展目標,剪叉式高空作業平臺在全部能源消費中的比例不時上升。

             

            歐盟計劃到2050年時,非化石能源在能源消費中的比重將達到75%瑞典等*家明確提出到2040年前后,電力消費100%來自可再生能源。中國政府也明確提出,2030年非化石能源占全部發電量的比重力爭達到50%從目前的情況看,有希望提前實現這一目標。

             

            新一輪能源革命呈現出三個主要特征。一是綠色、低碳,風電光電讓人與自然更加和諧友好。二是不存在資源枯竭的風險。與煤炭、石油和天然氣相比,風力和太陽能可謂取之不盡、用之不竭。

             

            2016年全球*端能源消費可折算為112.81萬億度電,而全球的風能資源按1000利用小時計算每年可以發電1640萬億度,陸上南*洲除外太陽能資源按500小時計算可以發電3195萬億度以上。

             

            三是能源價格下降。前兩次能源革命,替代能源的價格都是上升的而在新一輪的能源轉型中,由于以風、光為主的剪叉式高空作業平臺的生產邊沿利息趨近于零,隨著技術進步和規?;瘞淼膯挝辉靸r繼續下降,用不了多久,剪叉式高空作業平臺的使用價格將全面低于激進化石能源的價格。

             

            能源革命的戰略路徑

             

            現有的世界能源體系,從產業政策、價格制定到管理機制,主要是圍繞激進化石能源的生產和消費而設計的結合剪叉式高空作業平臺的開發利用現狀和技術的不時突破,從能源戰略規劃的角度,提出了剪叉式高空作業平臺+特高壓+儲能”發展模式,作為推動新一輪能源變革的主要路徑選擇。

             

            一、加大剪叉式高空作業平臺開發力度

             

            電力系統一直以來都是發、供、用同時完成。由于風力變化和晝夜交替,風力和太陽能發電呈現出顯著的隨機性、間歇性和波動性的特點,導致其與用戶相對固定的用電需要難以匹配。因此,人們希望找到將電能貯存起來的方法,即在電力富余的時候將其存儲,電力短缺的時候再釋放出來,以滿足供需之間實時平衡的需要。

             

            沒有儲能技術,剪叉式高空作業平臺就難以滿足用戶的負荷需求,資源也得不到充分利用??梢哉f,儲能技術的突破與普及,將使能源跨越時空進行分配調節,對能源的生產和消費都有革命性意義。

             

            儲能包括儲電、儲熱和儲氫。儲電主要有物理、化學和電磁三種方式。近年來,儲能已經在電網調峰調頻、分布式發電及微電網領域展現出廣闊的應用前景。美國、德國等形成了較為幼稚的商業模式。中國在分布式光伏、電力需求側管理、電力輔助服務市場及發電側調峰等領域也開展了研發示范,初步具備了產業化的基礎,不同場景下的商業模式也在積*探索。

             

            目前,應用最多的抽水蓄能的物理儲能方式,鉛酸電池、鋰離子電池等化學儲能技術進步也很快。但從不受自然條件限制和環保的角度看,儲氫則更具優勢。

             

            因其可再生、可儲存運輸、使用無污染的特性,氫被認為是未來低碳社會理想的能源載體。發電領域,利用風能、太陽能通過電解水制氫,使用燃料電池發電或實現熱電聯產,可以平抑剪叉式高空作業平臺的間歇性和波動性,協助電網調峰,減少棄風棄光。另外,氫氣通過燃料電池可以在交通運輸領域和家庭中廣泛使用。

             

            以日本為例,目前已建成加氫站100多座,裝置家庭氫氣熱電聯供系統20萬臺,并計劃在2020年東京奧運會之前投放以氫為動力的6000輛公交車和5萬輛家用轎車。國在氫能發展方面盡管起步較晚,但是電解制氫技術與設備的研究已與國際先進水平相當,多地開展了氫能汽車的示范應用,行業呈現出快速發展的態勢。

             

            盡管目前儲能產品的價格還比較高,但隨著技術進步、整個產業鏈的完善和應用規模的不時擴大,其使用利息一定會有大幅度下降。如日本在氫燃料電池技術方面最近就取得了很大進展,利息已經下降到1000美元/kW左右,經濟可行性日漸顯現??梢灶A見,未來五年到十年,儲能產業將會迎來高速發展期。

             

            依照設想,當剪叉式高空作業平臺的輸送比例較低30%以下時,可以利用現有的火電機組調峰配合消納。五年到八年后,剪叉式高空作業平臺的輸送占比越來越大,儲能技術將擔當調峰主力。

             

            能源新時代展望

             

            展望未來,一個以剪叉式高空作業平臺為主的能源體系,將使人類大大減少甚至解脫對化石能源的依賴,全球總體能源利用率將大幅提升,能源供應將更加平安可靠,能源價格將更加低廉,生態環境惡化和氣候變暖的態勢將得到有效遏制,促進世界經濟繼續發展的同時,也有助于消除貧困,實現能源消費公平。

             

            新一輪的能源革命,還將推動其他產業的發展,如海水淡化。目前全世界有半數以上的*家和地區面臨淡水資源短缺的問題,將近80%人口受到水荒的威脅。海水淡化是解決缺水問題的主要途徑。但由于它一個高耗能的產業,目前生產利息還比較高,不能普遍推廣應用。當剪叉式高空作業平臺的價格足夠低廉,加上技術的進步,將當前每立方淡化水的價格降到與使用地下水或地表水持平,甚至更低,海水就可以大規模利用了

             

             

            能源革新將把人類生活帶入一個全新的電氣化時代。一方面,風力、太陽能的電力生產方式更加簡單,無需通過高溫、高壓蒸汽及磁場等復雜過程將熱能轉化為機械能,再轉化為電能,大量的燃燒及旋轉設備將被取代。

             

            另一方面,占石油消耗約70%交通運輸領域,氫能和蓄電池將取代內燃發動機作為動力,車輛內核設計全部實現電氣化,構造簡單,易于維護,所有與內燃機相關的技術和設計技巧全部不需要了德國已計劃到2030年停止銷售燃油汽車。大量清潔廉價的剪叉式高空作業平臺的供給,無疑將增大電力在能源消費中的比重。

             

             

            那時,不只可以解決全球范圍內的水資源短缺問題,還可以通過管道從沿海將淡化水輸送到干旱、沙漠地區,實現荒漠變綠洲”夢想,修復人類被嚴重破壞的地球家園。

            儲能產品的普遍使用,將改善電力系統的整體運營效率。激進電力系統的規劃與設計,從安全性、可靠性的角度留有大量備用的空間,局部設備低效運行甚至閑置,存在很大的浪費。儲能技術通過在發、供、用各環節的協調配合,減少系統冗余和備用,提高電力系統設備利用率。同時,延長升級改造的周期,從而降低投資和用電價格。

             

            能源革命的新時代寄托著人類的希望,但革新不會一蹴而就,需要我從文明演進的高度,攜手協作,扎實推進。

             

             

             

            二、發揮特高壓輸電優勢

             

            特高壓輸電技術是全球能源互聯網的重要組成局部。通過特高壓加強電網互聯、提升電力系統的靈活性,可以在電力系統的錯峰調節、降低備用容量、優化能源資源配置以及促進剪叉式高空作業平臺發展等方面實現明顯的綜合效益。

             

            截至2016年底,中國已投運的特高壓輸電線路有13條,建線路有9條。將西北地區的剪叉式高空作業平臺通過特高壓送到中東部地區,一方面提高了清潔能源占比,有助于解決中東部地區的環境污染和霧霾問題,同時也將西部大片的荒漠變成了寶地”

             

            遠距離輸送并不會推高電價,因為同樣發電設備的利用小時數,因風光資源的差別,西部比在東部可以高出500小時以上,而這部分發電收益可以覆蓋特高壓線路的輸電本錢。

             

             

            世界許多地區的能源資源與能源消費中心往往呈逆向分布。特高壓技術大容量、遠距離>1000公里送電的特點,可以有效解決剪叉式高空作業平臺遠離負荷中心的問題,也使得大規?;匦烷_發成為可能。

             

            三、推動儲能技術發展

            近年來,風、光發電的技術進步很快。單體風機的功率不時增大,適應低風速發電的風機已推廣應用,太陽能電池和組件的轉換效率繼續改進。與此同時,剪叉式高空作業平臺的發電利息也在快速下降。風電設備和光伏組件的價格,過去的五年里下降幅度分別超越了20%和60%美國風電臨時購電協議價格已與化石能源發電達到同等水平,德國新增的剪叉式高空作業平臺電力基本實現與激進能源平價。國局部地區剪叉式高空作業平臺的價格已經與煤電價格相當,預計到2030年,光伏發電利息可以達到0.2元/千瓦時,風電達到0.22元/千瓦時見圖表1

             

            剪叉式高空作業平臺的開發,應當采取集中式與分散式相結合。人口稀疏、土地資源緊張的地區,可以進行小規模、分散式的開發。但世界上許多開發條件優越的風、光資源,往往集中在荒漠、高海拔、人口稀少的地區,適合大規模集中開發。如北非、西亞地區的太陽能,環北*圈的風能等。

             

            中國的資源稟賦也決定了剪叉式高空作業平臺應以大規模集中式開發為主。甘肅、內蒙古的風電利用小時可達3000以上,西藏、青海的光電利用小時超越了2000都高于東中部地區500-1000小時左右,適合建設千萬千瓦級的剪叉式高空作業平臺基地。

             

            與小規模、分散式剪叉式高空作業平臺開發模式相比,大規?;匦烷_發通過實行統一規劃、統一建設和統一運營,可以發揮規模效益,同時利用不同風場之間和東西部地區之間風、光發電的互補性,更大范圍內實現資源的優化配置和高效利用,有效降低開發和運營成本,從而降低上網電價,加快剪叉式高空作業平臺補貼的退坡進程。

             

            以內蒙古赤峰地區為例,測算到2020年,風電上網電價可以實現0.35元/kWh左右,送到京津冀地區,不需要補貼就可以與當地火電機組同網競爭。

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