新能源的爆炸式增长,在加速能源革命进度的同时,也不可避免地带来了一些问题,众所周知,我国风能、太阳能发电遇到的最大瓶颈,即是消纳难题。这当然有体制、机制因素的阻碍,但现有电力系统的技术制约也是一个不容忽视的客观因素。
面对这种局面,冷静、客观地评估未来发展趋势变得很有必要。首先必须承认,传统化石能源在现阶段仍然占主导地位,即使到2030年我国碳排放达到峰值,预计火力发电仍将占全国发电量的60%。在未来很长一段时期内,都将是一个化石能源发电、水电、核电、新能源发电并存的“混合能源时代”,这一历史时期至少将持续50~100年。其次也要看到,新能源是构建全球能源互联网的根本,也是能源革命的发展方向,合理的增长速度是必要的。
为新能源发展排忧解难,体制障碍不少,比如缺乏电源、电网统筹规划,新能源发展与电网、调峰电源建设不协调、不配套;新能源大范围配置的市场机制和政策保障不健全等等,这些都需要在今后逐步加以解决。
然而,未来真正的瓶颈必定是技术问题。新能源电力系统描述起来容易,但真正做起来,目前的技术储备远远不够。
比如要通过多种能源电源互补平抑波动性,需要互补电源具备一定的响应速度,同时还能保证其本身大范围变负荷运行时的经济性。在日本及部分欧洲发达国家,水电占比高,是主要的调峰手段;在美国,燃气/油发电装机容量占比在45%以上,是调峰的首要选择。而在我国,燃煤火力发电占主导地位,目前新能源的规模化发展必然要依赖于火电机组的快速深度调峰。但目前的火力机组可调范围窄、调节速度慢问题突出,而且在大范围变负荷运行的情况下会导致其经济性、安全性、环保性显著下降。要想让其满足平抑新能源波动性的需求,首先需要构建发电过程参数快速检测与状态精细表征理论与方法,为实现发电过程的快速、精确控制奠定基础;其次,需要发掘火电机组的蓄能环节,建立能量存储/释放过程的动态模型,分析其用于机组变负荷控制的可行性,以提高机组的变负荷控制速率,最终形成大型火电机组快速深度变负荷控制策略。未来,智能发电技术可以让智能发电厂将不仅是独立的发电单元,而是一个能够随时感知外部信息,与电网以及其他发电单元乃至用户友好互动的电源。
我们深知,在混合能源时代,要让新能源电力由补充能源发展为替代能源,并最终成为主导能源,还有许多难关需要攻克。而无论是对于全球能源互联网发展,还是面对新一轮技术革命的大潮,我们都应该志在高远,以敢为天下先的气概,去引领新时代的发展。