在国际能源署报告中,2℃温控目标情景下2060年可再生能源的发电占比将高达60%以上。这需要三方面突破,首先是可再生能源与能效方面的突破,其次是通过电气化,将船舶、钢铁、水泥等高耗能行业的能耗转变成电耗,三是进一步发展类似
CCUS的技术,提高能源消费结构中的可再生能源比重。
目前全球范围内,据BP统计非水可再生能源发电量占比仅有9.3%(风电+光伏),距离60%的目标差距还是非常大。可再生能源发电应从仅替代火电转向在电力、热力以及交通能源三个领域的替代去发展。
高比例可再生能源发展面临三个重大技术挑战:
第一是系统集成的技术。包括:1)高比例可再生能源系统技术集成,例如面向省级甚至大区域的高比例可再生能源发电体系的规划、设计、运行存在很大挑战,亟需解决水电、光伏、风电的季节性特征所导致的电力电量平衡的结构性问题。2)分布式发电的典型技术解决方案,特别是分布式发电从城市走向农村发展过程中,电网末梢地区大规模发展分布式发电所面临的并网、电能质量等技术问题相对突出。3)风、光为主的电热氢联供系统技术集成,即综合能源系统将对空间的集约化和管理的智能化提出更高的要求,要从控制、装备、系统集成、设计的角度提出创新性的技术解决方案。
第二是先进可再生能源技术。光伏和风电在市场中已具备成本优势,但在不同的应用环境下,其效率和可靠性还需要验证,例如用量很大的晶体硅电池在不同气候条件下的衰减特性差别较大,需要差异性的技术解决方案、以及更精细化的使能性技术创新,使光伏、风电在更广泛的气候环境下具有技术经济优势。
第三是大规模、高比例消纳可再生能源的系统技术,如智能电网技术,涉及储能、需求响应、灵活性资源、新型控制系统、先进电力电子等核心技术。除了政策激励创新,还应关注与智能化、数字化技术结合,如何形成新业态、新商业模式以支持商业化推广。
“十四五”国家科技部、国家能源局在可再生能源、氢能、智能电网技术研发方面已有布局。建议在“十四五”围绕高比例可再生能源,优先启动相关科技专项。在国际合作方面,建议结合创新使命部长级
会议、
清洁能源部长级
会议等多边机制,支持全球高比例可再生能源的实践
案例收集、分析和宣传推广,支持面向高比例可再生能源体系的通用软件和工具研发,加强可再生能源技术方面的创新经验分享和多边合作。
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王一波
中国科学院电工研究所研究员/部主任、“创新使命”智能电网工作组组长
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