鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2018年11月27日
中國全球電網頂層設計用中國的太陽能為入夜的歐洲充電
為了應對日益嚴重的氣候變化,提高太陽能、風能等新能源的發電比例一直是各國期望的目標。畢竟,只要開發格陵蘭島1/4面積的風能,或開發撒哈拉沙漠7.7%面積的太陽能,就可滿足未來全球的用電需求。激進者如美國加州,甚至希望在2045年就實現100%用新能源發電。
然而,由于新能源天然的不穩定性:太陽下山、或者忽然飄來一朵云,太陽能發電量就可以在一個瞬間驟降為零,使得夜間或陰雨天便無法依賴太陽能發電;而風力發電機的輸出功率,則時刻受制于時大時小、無法捉摸的風速,很難實時滿足相對而言要穩定得多的用電負荷需求。而電網又是一個對于穩定性要求很高的復雜系統,如果新能源發電量過大,電網寧肯選擇讓風機空轉、讓太陽能關掉,也不希望看到驟然增加的電量摧毀昂貴的輸電設施。因此,別說完全依賴新能源發電了,就算想再提高一點新能源的發電比例,都必須想辦法盡可能地讓太陽能、風能不受天氣、晝夜的影響穩定地輸出電力。
常規的做法主要是為新能源配備電池等儲能系統,新能源發電量大的時候把電能存起來,發電量小的時候再放出來。不過,來自中國的一個雄心勃勃的計劃——“全球能源互聯網”,卻提供了另一種“霸氣十足”的新思路。
全球能源互聯網的基本理念是,雖然晝夜更替、天氣變化在一時一地的影響是顯著的,但如果放到全球的尺度來看,就將完全是另一幅光景。地球上總有50%的面積是白天,那里的太陽能可以發電;盡管有的地方有颶風,有的地方一絲風都沒有,但全世界每一個角落的風都加起來,能量卻是相對穩定的。如果有一個智能的、高效的、龐大的電網,可以將世界上每一個角落都連接起來,并統一實時優化調度,就可以實現新能源發電量在全球的調配:當歐洲入夜之后,電動汽車可以用還是白天的中國的太陽能充電;當印度干熱少風的時候,可以依靠北極凜冽的朔風驅動空調。如此一來,赤道附近的太陽能,和極低的大風,就可以為全世界提供穩定的清潔能源,大幅降低全球的碳排放。這就是全球能源互聯網諸多想要實現的功能中,最簡單明了的一個。
而實現遠距離高效電力傳輸的關鍵技術,便是特高壓電網。所謂的特高壓,是指用1000千伏左右的高電壓來降低電力傳輸中的損耗。與特高壓相比,常見的高壓電線路只有220千伏不到。如此高的電壓,能夠實現數千公里、千萬千瓦級電力輸送和跨地區、跨國、甚至跨大洲的電網互聯,并且“具有容量大、效率高、損耗低、占地省、安全性好等顯著優勢”。中國于2017年新增的46GW特高壓直流輸電負荷,為降低當年全國“棄風”、“棄光”率做出了重貢獻。而一項于2016年發表在《自然》雜志的研究也顯示,如果用特高壓電網把美國各地連接起來,可以在15年內將美國發電行業的碳排放,降至1990年水平的80%。
如今,中國在運在建的24項特高壓工程線路長度已經達到3.5萬公里,累計送電超過1萬億千瓦時,遠遠超過世界上其他國家。可以說,特高壓已經成為了媲美高鐵技術的又一個國家技術名片。這也正是全球能源互聯網計劃由中國發起的重要原因。
然而,真要將全球能源互聯網落到實處,擺在面前的困難還非常多。
首先便是50萬億美元的投資,這可是中國2017年全年GDP的4倍、美國的2.5倍。如此龐大的投資額足以令任何一個對此感興趣的國家心生退意。
此外,全球能源互聯網依賴于幾乎完美的國際政治環境。全球尺度的電網,將需要全球統一的調度,而將電網這個國家最重要的基礎設施之一的控制權拱手相送,對于所有的國家來說不是一件容易的事。
因此,除了各方對特高壓這種技術本身的質疑,以及全球規模的電網帶來了高度技術復雜性(涉及到關鍵設備研制,全球尺度的電網拓樸結構設計、建模仿真、潮流調節與控制,跨國電網的保護、通信等一系列技術難題),高昂的成本、能源安全的擔憂和地緣政治的不穩定,都是全球能源互聯網難以跨域的高山。事實上,歐洲就曾經計劃過大舉投資北非的太陽能發電,通過地中海海底電纜和特高壓輸電,將電力輸送到歐洲電網。但由于政治、文化和經濟因素的多重阻礙,這一設想一直都能未付諸實現。
不過,雖然全球尺度的能源互聯網還沒有取得實質性進展(已經完成頂層設計),但跨國特高壓電網這一“小目標”卻已經提上了議事日程。中國、韓國、日本和俄羅斯已經在2016年簽署了《東北亞電力聯網合作備忘錄》,希望可以把蒙古、中國東北和華北、俄羅斯遠東地區的可再生能源發電能力,與中國華北、日本、韓國的用電負荷連接起來,實現地區可再生能源的大規模開發利用。作為這個項目的主要發起人之一,日本軟銀集團董事長兼首席執行官、因投資阿里巴巴而成為日本首富、被美國《商業周刊》稱為是“電子時代大帝”的孫正義,甚至希望爭取在2020年東京奧運會之前就建成首條聯網工程,實現日本從外部受電。
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