中國儲能網(wǎng)訊：“電力將成為能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。在條件具備的情況下，只有構(gòu)建更加靈活和互聯(lián)的電力系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)全球的電氣化發(fā)展。”
電力技術(shù)問世200多年以來，顯著改善了人們的生活水平。而隨著電力技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來30年，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展而進(jìn)行的電氣化變革更將給世界帶來前所未有的變化。
電力將成為能源系統(tǒng)的支柱
近期，圍繞全球能源系統(tǒng)發(fā)展的多項(xiàng)分析研究顯示，到2050年，電力在全球能源需求總量中的占比將從當(dāng)前的20%增長至40%。其中，部分地區(qū)的電氣化水平還將更高。
因此，未來碳中和的世界將高度依靠電力供能，電力將成為整個能源系統(tǒng)的支柱，并助力社會實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
如今，三個驅(qū)動要素正助力實(shí)現(xiàn)碳中和電力的未來：大規(guī)模風(fēng)能、太陽能和水力發(fā)電并入電網(wǎng)；全球交通、建筑和工業(yè)領(lǐng)域的電氣化；在直接電氣化效率低或無法實(shí)現(xiàn)電氣化的領(lǐng)域，引入補(bǔ)充性和可持續(xù)的能源載體，如綠色氫能。
其中，讓世界實(shí)現(xiàn)電氣化的最有效、最清潔和最具成本效益的方式就是充分利用自然界儲備豐富的風(fēng)能、太陽能和水資源等，提升可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量。
靈活高效的電網(wǎng)保駕護(hù)航
而可再生能源發(fā)電的大規(guī)模增長也會帶來諸多新的挑戰(zhàn)，其中兩項(xiàng)尤為突出：大量分布廣泛和難以預(yù)測的發(fā)電場所將增加電網(wǎng)的復(fù)雜性；同時，電力需求的快速增長要求電網(wǎng)大幅升級和擴(kuò)充容量。
為了管理波動的電力生產(chǎn)和新的消費(fèi)模式，能源系統(tǒng)需要更加靈活，并需要新的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。采用電力電子技術(shù)的創(chuàng)新電網(wǎng)組件將提供靈活的性能，使電網(wǎng)運(yùn)行變得更加高效。傳感器將提供必要的信息，而數(shù)字化解決方案則可以處理智能電網(wǎng)控制中心的大量信息。這些技術(shù)將幫助我們在一個前所未見的動態(tài)環(huán)境中更快地做出決策。
擴(kuò)大電網(wǎng)容量則可以通過兩種方式來解決：優(yōu)化利用現(xiàn)有電網(wǎng)；升級和擴(kuò)展電力系統(tǒng)。
我們可以依靠電力電子和數(shù)字化技術(shù)的巧妙組合來優(yōu)化現(xiàn)有電網(wǎng)的效率。例如近期在蘇格蘭，我們?nèi)碌母邏褐绷鬏旊娋€路將設(shè)德蘭群島（Shetland Islands）與英國的輸電系統(tǒng)連接起來。這條輸電線路將提升島上的電力供應(yīng)安全，并將島上產(chǎn)生的風(fēng)電輸送到英國電網(wǎng)，助力英國實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)。
未來，電網(wǎng)容量需要擴(kuò)大兩倍以上，這需要延伸高壓電網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的電網(wǎng)互聯(lián)，將偏遠(yuǎn)地區(qū)（如離岸數(shù)公里的風(fēng)電場）的可再生能源電力并入電網(wǎng)。
從需求側(cè)來看，電網(wǎng)容量的大幅擴(kuò)充將使一些目前低負(fù)荷地區(qū)的電氣化水平得到大幅提升。舉例而言，電氣化讓越來越多的數(shù)據(jù)中心可以建在偏遠(yuǎn)地區(qū)。我們也可以期待看到更多的工業(yè)企業(yè)，如鋼鐵廠和采礦廠，從碳密集型工藝向電氣化轉(zhuǎn)變，同時提升生產(chǎn)效率。
在未來的30年中，我們很有可能看到，電力系統(tǒng)將在目前電網(wǎng)擴(kuò)張計(jì)劃中較少觸及的區(qū)域得到更多發(fā)展。
儲能及氫能提供助力
隨著大規(guī)模和不穩(wěn)定的分布式可再生能源電力越來越多地并入電網(wǎng)，電網(wǎng)系統(tǒng)需要應(yīng)對日益增加的復(fù)雜性。每當(dāng)需要提升電網(wǎng)靈活性的時候，第一個同時也是最為認(rèn)可的技術(shù)方案即電網(wǎng)擴(kuò)展和電網(wǎng)互聯(lián)。一旦電網(wǎng)容量達(dá)到上限，儲能就開始在實(shí)現(xiàn)碳中和能源系統(tǒng)的進(jìn)程中扮演重要角色。
在過去幾年中，電池儲能技術(shù)已取得了令人矚目的進(jìn)步。隨著可再生能源電力的興起，對短期電力儲能的需要日益增長，以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電池技術(shù)正在成長為滿足短期儲能需求的主要解決方案。這一技術(shù)將提供最大的靈活性和最具吸引力的成本效益比。
在當(dāng)今能源系統(tǒng)中，能夠?qū)﹄娏ιa(chǎn)變化起到緩沖的方式，除水力發(fā)電外，主要來自于化石能源發(fā)電，例如石油、天然氣和煤炭。這些在能源系統(tǒng)中導(dǎo)致排放密集的元素需要在未來的碳中和世界中逐步淘汰。
在直接電氣化不可能推行或無法實(shí)現(xiàn)時，就需要補(bǔ)充性的能源供給。研究表明，作為一項(xiàng)正在加速發(fā)展的技術(shù)，氫能將在規(guī)劃季節(jié)性儲能需求時發(fā)揮重要作用。當(dāng)然，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，我們關(guān)注的是由可再生能源生產(chǎn)的綠色氫能，它可以幫助那些不能輕易進(jìn)行直接電氣化的行業(yè)降低碳強(qiáng)度，例如交通部門的部分領(lǐng)域（如飛機(jī)和大型船舶）。
基礎(chǔ)設(shè)施投資建設(shè)仍需加速
在能源系統(tǒng)邁向碳中和的過程中，時間至關(guān)重要。最近出臺了幾項(xiàng)頗受歡迎的政策公告和倡議，為碳中和的未來設(shè)定了宏偉的目標(biāo)。其中包括中國提出的碳中和目標(biāo)、歐盟旨在加速綠色交易的刺激措施和目標(biāo)，以及英國、日本、韓國等提出的綠色目標(biāo)。
上述目標(biāo)均值得稱贊，但同時也需要加快計(jì)劃和執(zhí)行周期，以釋放對能源基礎(chǔ)設(shè)施的必要投資。需要制定清晰的時間表并落實(shí)執(zhí)行，包括建立正確的監(jiān)管框架并確保在關(guān)鍵領(lǐng)域內(nèi)（如電網(wǎng)規(guī)范和市場機(jī)制領(lǐng)域）進(jìn)行一定程度的協(xié)作。為了最大化普及可再生能源的應(yīng)用，區(qū)域性的互聯(lián)電網(wǎng)也變得越來越重要。合作顯然將成為關(guān)鍵的成功因素。
我們正在解決一個基本的社會問題——為所有人提供可負(fù)擔(dān)、可靠和可持續(xù)的能源。從驅(qū)動電動汽車的北極風(fēng)能，到為空調(diào)系統(tǒng)供電的沙漠太陽能，實(shí)現(xiàn)了碳中和的能源系統(tǒng)將重塑世界。面對這一艱巨的挑戰(zhàn)，我們需要所有的可持續(xù)解決方案，同時應(yīng)專注于建立可持續(xù)的伙伴關(guān)系。
在先進(jìn)技術(shù)的幫助下，為今天和未來的世世代代建立一個全球的、互通互聯(lián)的且真正可持續(xù)的能源系統(tǒng)，將為社會的可持續(xù)發(fā)展帶來難以預(yù)估的價(jià)值。致力于實(shí)現(xiàn)這一愿景讓我倍感興奮與自豪。
（作者系日立ABB電網(wǎng)首席技術(shù)官，本文僅代表作者個人觀點(diǎn)）
