引领可再生能源由高速发展转向高质量发展专访(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】上述研究成果已成功应用于青海电力调控中心及风光场站,成为省域清洁能源系统典范,并为建设青海“清洁能源示范省”乃至推动全国可再生能源的发展
上述研究成果已成功应用于青海电力调控中心及风光场站,成为省域清洁能源系统典范,并为建设青海“清洁能源示范省”乃至推动全国可再生能源的发展做出了重大贡献;在青海新能源装机容量占比高达54%的情况下(全国居首),实现了青海风光可再生能源消纳率超过96%、光伏发电利用小时数高出全国平均水平31%。成果应用产生的直接经济效益达4.21亿元,减少CO2排放178万t,并带动相关产业发展,产生间接效益10.8亿元。研究成果还全面支撑了青海电网不间断输出全清洁能源电力168 h(绿电7日)、216 h(绿电9日)、360 h(绿电15日)的实践,3次刷新了省域电网全清洁能源供电的世界纪录,在国内外社会各界引起了强烈反响,李克强总理批示指出“这项工作具有开创性”。凭借在省域可再生能源电力系统协调运行控制方面的重大研究成果,梅生伟获得了2018年青海省科技进步一等奖、2019年中国可再生能源学会科学技术人物奖和2020年中国可再生能源学会科学技术进步一等奖。
突破储能技术瓶颈,弥补可再生能源的先天缺陷
储能是高比例可再生能源电力系统的重要组成部分和关键支撑技术,可弥补风能、太阳能等可再生能源发电随机性强与可调度性低的先天缺陷,显著提高可再生能源的消纳水平,推动实现主力能源由化石能源向可再生能源的更替。
储能的方式较多,常见的包括抽水蓄能、电化学储能、压缩空气储能、氢储能等。这些储能方式各有特点,需要根据其技术经济特性,因地制宜加以利用。
从电力系统的应用情况看,抽水蓄能是目前技术最成熟、应用最广泛的大规模储能方式,在削峰填谷、紧急事故备用、调频、调相等方面发挥了重要作用。但是抽水蓄能易受水源、地形地质等条件制约,难以在西北地区得到应用。电化学储能是除抽水蓄能外装机容量最大、发展速度最快的储能形式,此类储能占地少、选址布局灵活、调节速度快、能量转换效率高,但也存在循环寿命短、后期回收难、运行过程不安全等隐患。虽然江苏、河南等地的锂电池储能装机容量都已达到万kW甚至10万kW的规模,但其安全问题不容忽视。对于青海这种气候环境较为严酷的省份,昼夜温差大、冬季极寒、风沙大,电化学储能在运行过程中将面临更为严峻的挑战。
压缩空气储能是一种重要的物理储能形式。传统的压缩空气储能一般利用天然气等燃料进行补燃,但这一方面增加了天然气的使用量,另一方面也存在一定程度的环境污染。为了解决传统压缩空气储能的补燃问题并提升能量转换效率,梅生伟团队创造性地提出了基于压缩热回收的非补燃压缩空气储能技术,分析并揭示了压力势能和压缩热能的“解耦存储”及“耦合释能”机理,攻克了压缩、蓄热/换热、储气、膨胀发电等关键技术瓶颈。基于上述研究成果,梅生伟主持建成了安徽芜湖500 kW非补燃压缩空气储能工业试验电站(世界上首座实现并网运行的非补燃压缩空气储能电站)和青海西宁100 kW复合式压缩空气储能工业试验电站(世界上首座实现发电的太阳能热复合式压缩空气储能电站),循环效率国际领先。此外,梅生伟还担任国家能源局压缩空气储能国家示范项目“江苏金坛60 MW/300 MWh盐穴压缩空气储能电站”的首席科学家,利用中盐金坛公司地下盐穴(埋深800 m,容积22万m3)作为高压储气室,实现电能的大规模存储和高效转换,此项目预计将于2020年底建成,30年寿命期内的度电成本仅为0.22元/kWh,技术经济性突出。凭借在非补燃压缩空气储能领域的开创性成果,梅生伟荣获了2019年安徽省科技进步一等奖。
可再生能源制氢的储能形式目前也广受关注。利用富余光伏发电制氢,一方面可使单纯的光伏电站转变为光伏-储能电站,缓解光伏发电功率不稳定对电网的冲击;另一方面可以利用氢燃料电池在发电过程中产生的热量进行供热,形成热电一体化电站,这在工业用热或居民供暖需求较大的地区具有广阔的应用前景。为了突破可再生能源制氢的关键技术,梅生伟团队承接了青海省科技厅光伏制氢成果转化重点项目,在青海大学校园建成了光伏制氢示范系统,可利用4.3 kWh的光伏电力制成1 m3的氢气,制氢效率处于国内领先水平。此外,梅生伟团队还与鲁能新能源(集团)有限公司青海分公司等可再生能源发电企业紧密合作,计划在格尔木建设大容量氢储能系统,利用富余的可再生能源发电制备氢气,再通过西气东送天然气管道掺氢等方式加以规模化利用。
文章来源:《清华大学学报》 网址: http://www.qhdxxbzz.cn/qikandaodu/2021/0427/1154.html
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