2060年能源供給體系與技術
“可再生能源+儲能”的能源供給體系。2060年隨著
電力技術的發展、電網設施的完善、電動汽車的普及,中國大部分的能源消耗都來自于電力,而非化石能源。而煤炭、石油、天然氣等礦產的主要去向從燃燒提供電力和動力,變為了原材料,提供給橡膠、塑料等
化工品,而這一部分的能源使用在較長的時間范圍內只會造成很少的
碳排放。
由于未來的能源供給體系是以電力為主,因此,電源結構的清潔與否變得至關重要。儲能技術與可再生能源發電的結合應用,可能是實現未來可再生能源大規模應用的重要手段。將儲能與可再生能源發電技術相結合成為一個聯合系統,可以減少波動和增強電力系統的靈活性。由于風電、光伏出力的不可控性,當可再生能源大規模并網以后,對電網的調度會有較大的影響,可能造成電網電壓、電流和頻率的波動,直接影響電網的電能質量,導致用電設施壽命折損等
問題。此時,能夠對電力需求峰谷進行適時調節的儲能放能設備尤為重要,儲能設施是首位的。
因此,2060年的能源供給體系將會以“可再生能源+儲能”的方式存在。這套供給體系既能有效降低碳排放,達到中國“
碳中和”目標,又能提供安全穩定的電力能源。
根據《能源生產和消費革命戰略(2016~2030)》,到2030年和2050年,非化石能源占能源消費總量的比例分別要達到20%和50%。因此,在完成“碳中和”目標的過程中,我們必須關注清潔能源技術的發展與變革、優勢與劣勢。對于非化石能源而言,目前光伏和風能無疑是兩個新能源中的翹楚,核能一定程度上受到了安全性的挑戰,因此難以大規模利用,而氫能作為一個儲備技術,也將受到一定的關注。
隨著光伏發電在商民兩用的領域成本持續下降,其大規模應用的前景光明。近年來,中國不僅成了最大的太陽能光伏發電系統的主要供給國家,同時也是光伏裝機最大的
市場。有相關研究表明,光伏發電一定程度上達到了平價上網,其蘊含的規模經濟效應不言而喻。
無論是儲能、光伏發電、電動汽車還是智能手機等都對電池壽命以及電池生產的環保型與高效性提出了更高的要求。如果新能源發電項目與儲能項目在全壽命周期上仍然存在較高的碳排放或環境問題,那未來的“可再生能源+儲能”的供給體系將不是真正的環境友好的能源供給體系。因此,新型的電池技術可能是未來能源供給體系的一個瓶頸,需要突破。目前,各類電子產品的電源大都依靠鋰電池提供持續的電力。而且,鋰是一種比較昂貴的金屬物質,在自然界中的儲量有限,大規模使用鋰電池可能會導致鋰價格飆升。因此,高效、安全、可充電電池的大規模應用需要考慮那些儲量豐富、價格低廉的材料,用以替代目前常用的鋰電池。
2060年中國將“碳中和”和基本上替代火力發電、工業能源消費、燃油汽車,并且基本完成建筑零排放。但是仍有部分能源消費及碳排放是無法替代的,因此,可以預測2060年中國的“碳中和”目標下的碳排放來源與
碳匯項目。碳排放包含無法用其他能源替代的能源消費,例如
航空和航海過程中的碳排放、作為工業原料的能源導致的碳排放、少量畜牧業帶來的碳排放。碳匯包含基于自然的碳匯(植樹造林,退耕還林等)以及碳捕獲與封存。