在國際能源署報告中,2℃溫控目標情景下2060年可再生能源的發電占比將高達60%以上。這需要三方面突破,首先是可再生能源與能效方面的突破,其次是通過電氣化,將船舶、鋼鐵、水泥等高耗能行業的能耗轉變成電耗,三是進一步發展類似
CCUS的技術,提高能源消費結構中的可再生能源比重。
目前全球范圍內,據BP統計非水可再生能源發電量占比僅有9.3%(風電+光伏),距離60%的目標差距還是非常大??稍偕茉窗l電應從僅替代火電轉向在電力、熱力以及交通能源三個領域的替代去發展。
高比例可再生能源發展面臨三個重大技術挑戰:
第一是系統集成的技術。包括:1)高比例可再生能源系統技術集成,例如面向省級甚至大區域的高比例可再生能源發電體系的規劃、設計、運行存在很大挑戰,亟需解決水電、光伏、風電的季節性特征所導致的電力電量平衡的結構性問題。2)分布式發電的典型技術解決方案,特別是分布式發電從城市走向農村發展過程中,電網末梢地區大規模發展分布式發電所面臨的并網、電能質量等技術問題相對突出。3)風、光為主的電熱氫聯供系統技術集成,即綜合能源系統將對空間的集約化和管理的智能化提出更高的要求,要從控制、裝備、系統集成、設計的角度提出創新性的技術解決方案。
第二是先進可再生能源技術。光伏和風電在市場中已具備成本優勢,但在不同的應用環境下,其效率和可靠性還需要驗證,例如用量很大的晶體硅電池在不同氣候條件下的衰減特性差別較大,需要差異性的技術解決方案、以及更精細化的使能性技術創新,使光伏、風電在更廣泛的氣候環境下具有技術經濟優勢。
第三是大規模、高比例消納可再生能源的系統技術,如智能電網技術,涉及儲能、需求響應、靈活性資源、新型控制系統、先進電力電子等核心技術。除了政策激勵創新,還應關注與智能化、數字化技術結合,如何形成新業態、新商業模式以支持商業化推廣。
“十四五”國家科技部、國家能源局在可再生能源、氫能、智能電網技術研發方面已有布局。建議在“十四五”圍繞高比例可再生能源,優先啟動相關科技專項。在國際合作方面,建議結合創新使命部長級
會議、
清潔能源部長級
會議等多邊機制,支持全球高比例可再生能源的實踐
案例收集、分析和宣傳推廣,支持面向高比例可再生能源體系的通用軟件和工具研發,加強可再生能源技術方面的創新經驗分享和多邊合作。
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王一波
中國科學院電工研究所研究員/部主任、“創新使命”智能電網工作組組長
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