近年來,隨著化石燃料的日漸枯竭和溫室效應日漸顯現,氫能作為一種清潔、高效且儲量豐富的二次能源,受到越來越多國家的重視。
同濟大學教授、上海氫能利用工程技術研究中心副主任張存滿指出,氫能的開發涉及制取、儲存、運輸、利用等環節。依托燃料電池技術,目前氫能已經被廣泛應用于交通、電力、熱力、燃氣等社會領域。但是,氫能系統在應用過程中還存在一些技術上的制約。
可再生能源發展面臨四大挑戰
2014年11月,國務院印發《能源發展戰略行動計劃(2014-2020年)》(下文稱《行動計劃》),明確提出到2020年,我國非化石能源占一次能源消費比重要達到15%。其中,常規水電裝機力爭達到3.5億千瓦左右,風電裝機達到2億千瓦,光伏裝機達到1億千瓦。
張存滿教授表示,水電在技術和運行模式上均比較成熟,風電近兩年的發展速度也較快,相較而言,光伏領域發展面臨較大壓力。目前,可再生能源的利用水平還不太高,而《行動計劃》中也明確提出,要“加強電源與電網統籌規劃,科學安排調峰、調頻、儲能配套能力”。
以風電為例,從2011年開始,我國風電的增長速度和總裝機量已經躍居世界第一,截至2014年底,全球風電裝機規模達到365GW,而我國并網的風電達到96GW,所占份額較大。但是與此同時,風電的棄電率也一直高居不下,近幾年來風電棄電率均超過了10%。
張存滿教授認為,可再生能源在發展過程中還存在諸多挑戰:
第一,我國由于資源分布不均造成的矛盾較為突出,發電中心和用電負荷中心脫節嚴重。目前我國的風電主要集中在西北、華北、東北三個地區,占全國風電裝機容量的80%。但是,我國電力負荷則主要集中在經濟發達、耗能更多的華東、華南地區。因此,要大力發展風電,長距離電力輸送不可避免。
第二,由于風電具有一定的間歇性、隨機性,因此缺少儲能調節的風電會對電網安全造成不利影響,尤其是當風電在當地電網中的輸送比例超過10%時,對電網的安全性影響會加大。
第三,電網建設是長期的、復雜的、全局性的,因此與可再生資源的發電速度相比,電網建設規劃發展速度相對較慢,在跨區域調度時就容易出現矛盾,且短期內難以調和。
第四,可再生能源的發展直接與傳統火電形成了競爭。由于電網中增加了具有波動性的可再生能源電力,調峰谷的壓力都集中在傳統的火電、水電上,造成電網運行效率下降。