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大规模可再生能源利用,需做到“三平衡”

日期:2021-02-07    来源:大唐未来能源科创中心

国际电力网

2021
02/07
09:59
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关键词: 电力系统 电力平衡 可再生能源

在一次能源侧以可再生能源代替化石能源是实现碳中和的必然途径,因此大规模可再生能源开发利用就是必然选择。但受能量密度低、随机性及波动性大等特性影响,大规模可再生能源开发利用需要解决系统的安全稳定问题。在开展针对性研究的基础上,大唐未来能源科创中心提出,要解决大规模可再生能源开发问题必须遵循“三平衡原则”,即“电力平衡、能量平衡、价值平衡”。

“电力平衡”是电力系统的供需平衡,是瞬时平衡。“能量平衡”是多日、周、月甚至更长时间内能源的供需平衡,是电力系统中能量供给与能量用、储、运之间的平衡。“价值平衡”是充分评估各类辅助调峰及稳控投资的价值,保障投资的合理收益,实现价值层面的平衡。

目前,为维持电网稳定运行,不少地方要求,可再生能源开发要配套一定容量的储能系统(以电化学储能为主),以实现电网出力平滑、系统调频、削峰填谷等功能,实际上仅仅实现了“三平衡”原则中的“电力平衡”,存在明显的局限性。

大风季或光照好的季节,电化学储能在风电光伏大出力时会快速充满,充进去的电在连续大风及好光期间没有机会释放,难免走到弃风弃光的老路,无法满足可再生能源发电与电力负荷消费时间、空间上的合理匹配,无法实现“能量平衡”的要求,严重制约可再生能源的规模化开发。

要想实现“能量平衡”,必须发挥氢作为二次能源的作用。广义上说,氢能也是储能,利用可再生能源发电,电解水制氢储氢,可以解决长时间周期内电力供给与消耗的平衡,即“能量平衡”,消除可再生能源开发受电网输出容量的限制,实现可再生能源的大规模开发。

实现了“电力平衡”和“能量平衡”后,可再生能源的大规模开发利用需要解决的就是“价值平衡”,即让投资者有合理回报,维持投资积极性。根据大唐未来能源科创中心的研究,在二类及以上风资源或光资源地区,在不增加电网负担的前提下,通过离网制氢模式,直接用可再生能源制取绿氢的直接成本能够控制在20元/千克以内,甚至更低。因此,就近用于氢燃料电池汽车已具备商业竞争力。如果考虑技术发展及大规模开发的规模化效应,以及碳交易收益,氢就近用于绿色化工等领域也初步具备竞争能力。在局部地区、局部领域“价值平衡”已然实现。

制约氢大规模利用的最重要因素是氢的储运成本,随着社会资本及研发力量的进入,随着规模化效应的体现,随着对化石能源利用硬约束机制的形成,储运成本的降低指日可待。如此,氢将由小众走向大众,惠及各行各业,走进千家万户。能电则电,宜氢则氢,氢电互补,相得益彰。可再生能源开发“价值平衡”就此得以全面实现,可再生能源的大规模利用将势不可挡。

综上,只有遵循“电力平衡、能量平衡、价值平衡”三平衡原则,才能实现可再生能源的大规模、高效、快速、健康可持续开发,碳中和的目标有望如期实现。

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