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中国全球电网计划完成顶层设计,用中国的太阳能为入夜的欧洲充电

[2018-11-26..] 发布者:abosolar 浏览次数:0

       为了应对日益严重的气候变化,提高太阳能、 风能等新能源的发电比例一直是各国期望的目标。毕竟,只要开发格陵兰岛 1/4 面积的风能,或开发撒哈拉沙漠 7.7% 面积的太阳能,就可满足未来全球的用电需求。激进者如美国加州,甚至希望在 2045 年就实现 100% 用新能源发电。

       然而,由于新能源天然的不稳定性:太阳下山、或者忽然飘来一朵云,太阳能发电量就可以在一个瞬间骤降为零,使得夜间或阴雨天便无法依赖太阳能发电;而风力发电机的输出功率,则时刻受制于时大时小、无法捉摸的风速,很难实时满足相对而言要稳定得多的用电负荷需求。而电网又是一个对于稳定性要求很高的复杂系统,如果新能源发电量过大,电网宁肯选择让风机空转、让太阳能关掉,也不希望看到骤然增加的电量摧毁昂贵的输电设施。因此,别说完全依赖新能源发电了,就算想再提高一点新能源的发电比例,都必须想办法尽可能地让太阳能、风能不受天气、昼夜的影响稳定地输出电力。

       常规的做法主要是为新能源配备电池等储能系统,新能源发电量大的时候把电能存起来,发电量小的时候再放出来。不过,来自中国的一个雄心勃勃的计划——“全球能源互联网”,却提供了另一种“霸气十足”的新思路。

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       全球能源互联网的基本理念是,虽然昼夜更替、天气变化在一时一地的影响是显著的,但如果放到全球的尺度来看,就将完全是另一幅光景。地球上总有 50% 的面积是白天,那里的太阳能可以发电;尽管有的地方有飓风,有的地方一丝风都没有,但全世界每一个角落的风都加起来,能量却是相对稳定的。如果有一个智能的、高效的、庞大的电网,可以将世界上每一个角落都连接起来,并统一实时优化调度,就可以实现新能源发电量在全球的调配:当欧洲入夜之后,电动汽车可以用还是白天的中国的太阳能充电;当印度干热少风的时候,可以依靠北极凛冽的朔风驱动空调。如此一来,赤道附近的太阳能,和极低的大风,就可以为全世界提供稳定的清洁能源,大幅降低全球的碳排放。这就是全球能源互联网诸多想要实现的功能中,最简单明了的一个。

 
 
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 2070 年全球能源互联网纵横分布图(图源:全球能源互联骨干网研究,(全球能源互联网发展合作组织)GEIDCO 2018)

       而实现远距离高效电力传输的关键技术,便是特高压电网。所谓的特高压,是指用 1000 千伏左右的高电压来降低电力传输中的损耗。与特高压相比,常见的高压电线路只有 220 千伏不到。如此高的电压,能够实现数千公里、千万千瓦级电力输送和跨地区、跨国、甚至跨大洲的电网互联,并且“具有容量大、效率高、损耗低、占地省、安全性好等显著优势”。中国于 2017 年新增的 46GW 特高压直流输电负荷,为降低当年全国“弃风”、“弃光”率做出了重贡献。而一项于 2016 年发表在《自然》杂志的研究也显示,如果用特高压电网把美国各地连接起来,可以在 15 年内将美国发电行业的碳排放,降至 1990 年水平的 80%。

       如今,中国在运在建的 24 项特高压工程线路长度已经达到 3.5 万公里,累计送电超过 1 万亿千瓦时,远远超过世界上其他国家。可以说,特高压已经成为了媲美高铁技术的又一个国家技术名片。这也正是全球能源互联网计划由中国发起的重要原因。

       然而,真要将全球能源互联网落到实处,摆在面前的困难还非常多。

       首先便是 50 万亿美元的投资,这可是中国 2017 年全年 GDP 的 4 倍、美国的 2.5 倍。如此庞大的投资额足以令任何一个对此感兴趣的国家心生退意。

       此外,全球能源互联网依赖于几乎完美的国际政治环境。全球尺度的电网,将需要全球统一的调度,而将电网这个国家最重要的基础设施之一的控制权拱手相送,对于所有的国家来说不是一件容易的事。

       因此,除了各方对特高压这种技术本身的质疑,以及全球规模的电网带来了高度技术复杂性(涉及到关键设备研制,全球尺度的电网拓朴结构设计、建模仿真、潮流调节与控制,跨国电网的保护、通信等一系列技术难题),高昂的成本、能源安全的担忧和地缘政治的不稳定,都是全球能源互联网难以跨域的高山。事实上,欧洲就曾经计划过大举投资北非的太阳能发电,通过地中海海底电缆和特高压输电,将电力输送到欧洲电网。但由于政治、文化和经济因素的多重阻碍,这一设想一直都能未付诸实现。

奥博新能源中国安徽:用于特高压输电的变压器正在吊装(图源:AP | IMAGINECHINA)

       不过,虽然全球尺度的能源互联网还没有取得实质性进展(已经完成顶层设计),但跨国特高压电网这一“小目标”却已经提上了议事日程。中国、韩国、日本和俄罗斯已经在 2016 年签署了《东北亚电力联网合作备忘录》,希望可以把蒙古、中国东北和华北、俄罗斯远东地区的可再生能源发电能力,与中国华北、日本、韩国的用电负荷连接起来,实现地区可再生能源的大规模开发利用。作为这个项目的主要发起人之一,日本软银集团董事长兼首席执行官、因投资阿里巴巴而成为日本首富、被美国《商业周刊》称为是“电子时代大帝”的孙正义,甚至希望争取在2020 年东京奥运会之前就建成首条联网工程,实现日本从外部受电。

文章来源:DeepTech深科技