能源的“不可能三角”

铁头宏

在能源生产与供应领域，现阶段同样存在这样的“不可能”，即能源的生产与供应无法同时达到“稳定”、“清洁”以及“廉价”这三方面的目标。
目前看来，在我国实现“碳达峰”、“碳中和”的路线中，大幅增加风力、太阳能等具有间歇性特点的清洁能源以替代传统的化石燃料，已经成为公认可行的选择，而其“间歇性”的特点就对我国能源的供应的稳定性造成一定挑战；同时，虽然上述能源的清洁性远高于传统化石能源，但其经济性目前看与传统化石能源也有一定差距。
1. 如何加强新能源发电稳定性
“双碳”政策的逐步落实，风力发电与太阳能发电作为较为成熟的清洁能源技术，已经成为未来替代传统化石能源的不二主力，在“碳中和路径规划”中更是明确表示，2030年中国风能与太阳能发电装机总量要达到12亿千瓦，而截止到2021年9月，中国风能与太阳能发电的装机总量仅为5.75亿千瓦，尚有50%多的空间，年均增长率可达9%左右。
风能与太阳能随时清洁能源中的首选，但其“间歇性”可再生能源的属性使得其在使用时极不稳定，极容易收到外界气象条件的影响，通俗点说就是“靠天吃饭”，随着未来能源占比越来越高，很容易造成能源供应安全问题。
针对新能源“稳定性”的角度出发，从新能源发电的预测工作、调峰能力以及储能技术三方面，探讨未来稳定运行风能和太阳能的可行方式。
1.天气预测技术保障采集量稳定可测：保障新能源“稳定性”的第一步，就是如何稳定地采集其中的能量，而其本质就是保证发电厂周边的气象条件预测的可靠性。
2.“调峰+储能”技术确保使用电力供应稳定可控：可靠的调峰能力可以保证恶劣天气条件下，火力发电厂等可控性较高的电源可以快速启动，填补需求缺口；而储能技术则能做到削峰填谷，进一步提高调峰的能力。
3 调峰：将面临新能源并网带来的巨大挑战
3.1 调峰能力：保障电网稳定的基本功
电力的需求是在持续变化的，通常将电力需求中较为稳定的部分称为“基荷”，波动部分称为“峰荷”；负荷分解为“基荷需求”与“调峰需求”。
基荷部分需要发电厂稳定运行，以保证最低用电需求。而调峰部分则需要发电厂根据用电需求进行调整，需求高时增加发电量，需求低时减少发电量，保障电力的供需可以在时间与空间上匹配。
3.2 新能源直接并网：对调峰能力提出巨大考验
类似光伏发电和风力发电这样的新能源发电如果大量直接并网运行，其“靠天吃饭”的特性，对现有电力系统的调峰能力提出巨大的挑战。
对待光伏和风能这样的新能源，大可不必太过着急，尚且可以再给予一点成长的时间，且考虑到能源安全的问题，我们接下来要做的工作更倾向于传统能源清洁化和清洁能源稳定化齐头并进。
4.储能技术：或是新能源稳定化的曙光
4.1 储能技术：削峰填谷，平抑波动，潜力巨大
储能，即通过物理或化学方法，将能量进行转换与储存，在这里一般指将电能转换为易于储存并再次利用的势能或化学能。
而储能技术的应用就让我们获得了在时间维度上“搬运”电能的能力，以风力发电为例，当某日风速过高，发出的电能超出需求，就可以将超出的这部分能量进行存储，而未来某日风速过低时，就可以释放这部分能量，从而达到“削峰填谷，平抑波动”的目的。
4.2 储能技术现状与相关政策
目前储能的主要技术有抽水储能，压缩空气储能，电池储能等，其中抽水储能是当前较为普及的储能方式，2020年中国抽水储能装机容量占比达到89%，而全球抽水储能占比达到90%。


虽然现在储能的经济性堪忧，但我们认为在未来，随着储能装机量的逐步增加，规模效应将逐渐凸显，在经济性上将出现一定好转，同时佐以清洁能源获得的“碳排放权”收益，制约发展的瓶颈有希望逐渐放松，具体内容我们将在下一篇“新能源经济性”专题中进行讨论。
4.3 储能技术：分散式、用户侧储能
目前国内分布式光伏电站初具规模，未来同样值得关注的还有分散式、用户侧储能需求以及相关鼓励政策的出台。

天外飞猴

认同，未来就是要寻找变不可能三角为可能三角