契合当下电力发展模式

契合当下电力发展模式

岳云来

全椒海螺水泥有限责任公司  安徽省滁州市  239500

摘要：随着国家提出“双碳”战略目标，以及可持续发展战略思想的持续深入，不可避免地对电力发展模式带来影响，伴随着科学技术的发展，可预见的，在电力发展模式中煤电比例将会逐步下降，风光水电的比例将逐步增加，以及其他新能源发电技术还要深入研究，比如生物发电、核电、垃圾发电等，并且分布式电力模式在技术突破的基础上将向着用户侧迁移，同时电网也需要更强的调峰能力和储能能力，还需要在深度调峰事业以及电池储能技术、电荷互动上进一步研究，实施碳捕捉、碳封存等，多措并举，探索电力发展新模式。

关键词：电力发展模式；新能源；碳中和；电池储能技术

引言：

在能源紧缺的全球背景下，构建清洁低碳、安全高效的能源体系，加强对新能源的开发和利用成为诸多国家的发展重点，并推行了相关政策以支持新能源技术的创新突破。对于电力系统来说，更是首当其冲的行业，在2021年3月15日的中央财经委员会第九次会议上提出“新型电力系统”的概念，探索电力发展新模式，意义重大。

一、电力发展模式简述

（一）电力发展新模式是大势所趋

结合下图1所示来看，在自然污染较大、能源紧缺的全球背景下，构建清洁低碳、安全高效的能源体系是大势所趋，国家也提出“双碳”战略：2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目标。而电力领域就是“双碳”战略下的排头兵，在电力供给侧，海风、陆风、光伏、新型储能的大规模开发，以及CCUS、制氢等高效开发应用；在电网侧，实施数字化改造、新型电力系统规划、分布式电网优化等；在需求侧，推动源电荷储一体发展、碳、绿证交易、综合能源服务等；在设备侧，主要是新能源电源设备、支撑设备如调相机和系统控保设备等新产品开发。而整体来说，重点还在于电力供应侧的改革和调整。在2021年3月15日的中央财经委员会第九次会议上提出“新型电力系统”的概念[1]。

图1、新型电力系统模型

（二）新能源领域处于上升阶段

新能源领域拥有广阔的市场，不少国家都推行了对新能源领域的扶持政策，不少企业都在探索新能源开发与应用新技术。探索新能源领域开发与应用技术，突破技术先知，推动能源转型发展，可以缓解能源安全问题，降低我国对石油进口的依赖，可以减少碳排放和污染情况，可以减少能源供给成本，意义重大。目前来看，风电、光电、水电说的更多一些，应用也更多一些，但技术瓶颈卡在电池储能技术这一模块，自然能源发电天然的随机性、波动性和间歇性特征，只能作为燃料发电的辅助之用，如何发展还需拭目以待。

二、探索重点领域以及主要技术

（一）新能源发电

新能源发电自然是重中之重，光电、风电、水电是应用最多的，它们对应的分别是太阳能、风能、水能，太阳能利用其光热效应，利用的方式有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式，而风能则是利用风的流动所产生的动能，推动叶轮旋转切割磁感线做功，形成风力发电，水能发电则主要利用水的动能、势能和压力能。

除此之外其实还有1.核能，顾名思义利用核裂变所释放的热能进行发电的方式，主要利用核反应堆和蒸汽发生器来实现，核能基本能一劳永逸地解决能源问题，但核原料的稀缺，尤其是珍贵原料的稀缺比如铀235也同样是问题所在，是否能发现新的核裂变原料或者是否可增殖反应堆是技术突破方向，另外，全球国家和人们对于核能应用的认识和原则，也是限制核能发电的因素之一。2.地心热能，地球是一个庞大的热库，如果能利用地心热来作为能源供给，用它来发电或者供暖，将可预见的有积极作用。3.可燃冰能源，可燃冰也是未来清洁能源之一，它的主要成分是甲烷分子与水分子。它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿，可燃冰能源用来发电或供暖，也是非常有益的。4.生物能：第一代生物能源（食作物作为原料），比如把玉米或者小麦秸秆等其他可燃作物收集起来进行压块变成BMF（生物质成型燃料），还有很多原本没有被合理利用的生物质能源比如垃圾中的有机物、剩余污泥，而如今发展到微生物能源和藻类能源(Algal Energy)其不占用耕地，将藻类作为一种可靠、经济的生物燃料来源，海藻提取出来的海藻油，经过后续处理，比如催化加氢脱氧（HDO），就可以得到适合用做燃料的生物质油（bio-oil），或者微生物发酵制酒精、微生物发酵制氢气等，都是很好的。5.垃圾发电：所谓垃圾发电，即是将垃圾作为燃料，先经过微生物发酵，放入锅炉中燃烧，产生的热量将气包中水形成过热蒸汽，然后过热蒸汽通过蒸汽母管进去汽机，进而发电的策略。6.氢能发电：氢能是一种极为优越的新能源，它是作为不含碳的燃料，并且质量能量密度极高，导致它的燃烧热值高，同时燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源，自然界也能自然形成氢循环，但技术瓶颈在于氢的制备的存储，必须要有稳定氢源，可以用化工废料制氢，或者风光弃电制氢，或者化学制氢，利用光-电解水制氢和光催化分解水制氢，或者生物制氢，比如池塘绿藻生茶氢气，如通过甲烷重整得到的氢气则得不偿失，技术当然还需要进一步提升

[2]。

（二）储能技术、电池技术

自然能源发电天然的随机性、波动性和间歇性特征，可以说能够生产却不能随便用，是制约新能源发电的主要问题，而解决这一问题的钥匙，就是储能技术、电池技术，储能技术的安全性、能量密度、储电能力等是重要的指标，大方向上面对工业用电的储能技术，小方向上新能源汽车的电池技术，都是未来需要研究的目标。打破动力储能电池技术的传统壁垒，推进储能电池的多元化应用，超级电容器、超导电磁储能、飞轮储能、钠硫电池等技术，是面对工业用电的储能技术，构建大型能量型储能，大型的、可长时间储能的设施，可用于大电网调峰。而小型储能电池以全固态锂电池和新体系电池为创新突破口，电池正负极材料和电解液等重要材料的研发以及电池制造工艺是创新突破的要点所在，但也需要考虑电池安全技术，目前主流的三元锂电池虽然储电能力强，但是稳定性差，在一定撞击或者高温情况下出现自燃情况，电动车上楼燃烧、新能源电车碰撞燃烧等新闻不绝于耳，磷酸铁锂电池是其中之一，相对于三元锂电池，磷酸铁锂电池的安全性较高，但是之前由于电池密度差被边缘化，如能解决电池密度差的问题自然会有大用，比亚迪就在聚焦磷酸铁锂研发，推出刀片电池，解决电池密度与安全兼容的问题[3]。

（三）碳捕捉

通过碳捕集、利用与封存可以显著减少电厂和工业的煤炭燃烧排放，同时碳捕捉还能够用来制造或转化化学品，采用方法如吸附法、膜分离法、冷却分离法，收集二氧化碳原料，比如可制备乙二酸、异氰酸等有机小分子，比如输入废弃油田重新利用。

（四）新型电网一体化

新型电网要全力推动一体化建设，可预想的，构建源电荷储一体，分布式清洁能源发电向着用户侧迁移，进而提高本地绿色电力的使用比例，同时继续强化深度调峰能力，加强数字化终端设备、绿色能源管理体系，实行冷热电三联供，实行刚性负荷和柔性负荷融合的策略等，形成一套高效、清洁的电力生产调度体系[4]。

三、结束语

探索新能源领域开发与应用技术，突破技术限制，推动能源转型发展，可以缓解能源安全问题，可以减少碳排放和污染情况，可以减少能源供给成本，意义重大。目前来看，技术瓶颈卡在新能源利用效率、储能技术、电力调度等模块，未来发展让我们拭目以待。

参考文献

[1]杨楠. 双碳政策下的电力工程发展机遇[J]. 国际工程与劳务, 2022(6):2.

[2]刘娟, 袁晖, 赵岳恒,等. "双碳"目标下能源电力绿色发展路径及关键技术研究[J]. 电力系统装备, 2022(5):3.

[3]周孝信, 赵强, 张玉琼. "双碳"目标下我国能源电力系统发展前景和关键技术[J]. 中国电力企业管理, 2021(31):4.

[4]曾鸣, 马嘉欣, 许彦斌,等. "双碳"目标下虚拟电厂参与调峰产品交易的机制与路径探索[J]. 价格理论与实践, 2021(10):6.