美欧学者预言,一种建立在信息技术和清洁能源相结合基础上的新一轮革命即将到来。科技革命有两种驱动:一种是社会需求驱动,一种是知识与技术体系内在的驱动。
今天作者和大家讨论下未来到2050年的几种主要的基荷能源策略组合,既然是基荷,那也就不外乎化石,可再生,先进核能等。
什么,你说踩脚踏车也可以发电点亮灯泡,黑镜里面跑跑步机也可以生物能转电能?额,这是一篇严肃的能源策略科普文……
首先看5条关于未来能源的信息和2个重要概念:
未来到2050年,随着AI技术带来的社会革命,能源系统的复杂性和智能化会进一步提升;
能源效率对于处理供不应求状态至关重要;
未来几十年的能源策略主要还是以化石能源为基荷;
现行的区域优先策略会有所改变,不会继续现在这样“一刀切”;
低碳模式将不会仅仅只联想到可再生绿色能源,我们更多的会开始考虑碳捕捉、能源利用和先进储能(CC(U)S)等技术落地发展
接下来是世界能源理事会(WEC)提出的两个能源策略概念:
第一,JAZZ,这个策略相对比较注重能源供给要满足经济和个体的发展;
第二,SYMPHONY,这个策略则考虑因素更为复杂,会更兼顾环境、资源与经济发展的平衡。下图很清晰的描绘了两种能源策略的倾向性。
图一 两种能源策略
下面具体看看几种基荷能源发展趋势。
1. 传统化石能源
毋庸置疑,化石能源在可预见的将来依旧是主要能源。
化石燃料占目前全球一次能源需求的80%,而全球二氧化碳排放中有三分之二来自能源系统。鉴于人们认为甲烷和其他短期气候污染物排放都被严重低估,能源生产和使用的排放量占比可能更大。图二给出两种策略对于本世纪中叶化石能源占比情况。
图二 本世纪中叶化石能源占比情况
在低碳发展的大趋势下,在全球化石燃料消费总量大量减少的趋势下,电力生产和工业加工的效率将会大幅度提高,同时化石燃料的发展在很大程度上也会依赖于碳捕捉(CCS)技术。
碳捕捉目前被广泛接受的定义是“一个从工业和能源相关的生产活动中分离二氧化碳,运输到储存地点,长期与大气隔绝的过程”。CCS产业链由四部分组成(图三),通俗而言,CCS就是在二氧化碳排放之前就对其捕捉,然后通过管线或船舶运到封存地,最后压缩注入地下,达到彻底减排的目的。
图三 CCS价值链各个阶段的技术总结
2. 先进核能系统
既然考虑的既然是五十年后,就不谈目前火热的华龙一号,AP1000,EPR等等三代堆系统。主要谈一下小型堆系统,四代堆系统中的铅冷快堆系统。
图4 核能进化年代预估
模块化小型压水反应堆系统(SMR)
兴起
近二十年,核电站输出功率的优化一直是全球核工业的讨论话题。分为扩容派与缩容派,前者以AREVA的EPR系列为代表,主张提高堆芯燃料组件数量达到规模效应,而安全性能以增加冗余作为手段。后者以西屋的AP600为代表,主张系统简化,降低堆芯功率以提高核电站的经济性与灵活性。