鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1035次 | 2018年11月27日
中國(guó)全球電網(wǎng)頂層設(shè)計(jì)用中國(guó)的太陽能為入夜的歐洲充電
為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的氣候變化,提高太陽能、風(fēng)能等新能源的發(fā)電比例一直是各國(guó)期望的目標(biāo)。畢竟,只要開發(fā)格陵蘭島1/4面積的風(fēng)能,或開發(fā)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(jìn)者如美國(guó)加州,甚至希望在2045年就實(shí)現(xiàn)100%用新能源發(fā)電。
然而,由于新能源天然的不穩(wěn)定性:太陽下山、或者忽然飄來一朵云,太陽能發(fā)電量就可以在一個(gè)瞬間驟降為零,使得夜間或陰雨天便無法依賴太陽能發(fā)電;而風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率,則時(shí)刻受制于時(shí)大時(shí)小、無法捉摸的風(fēng)速,很難實(shí)時(shí)滿足相對(duì)而言要穩(wěn)定得多的用電負(fù)荷需求。而電網(wǎng)又是一個(gè)對(duì)于穩(wěn)定性要求很高的復(fù)雜系統(tǒng),如果新能源發(fā)電量過大,電網(wǎng)寧肯選擇讓風(fēng)機(jī)空轉(zhuǎn)、讓太陽能關(guān)掉,也不希望看到驟然增加的電量摧毀昂貴的輸電設(shè)施。因此,別說完全依賴新能源發(fā)電了,就算想再提高一點(diǎn)新能源的發(fā)電比例,都必須想辦法盡可能地讓太陽能、風(fēng)能不受天氣、晝夜的影響穩(wěn)定地輸出電力。
常規(guī)的做法主要是為新能源配備電池等儲(chǔ)能系統(tǒng),新能源發(fā)電量大的時(shí)候把電能存起來,發(fā)電量小的時(shí)候再放出來。不過,來自中國(guó)的一個(gè)雄心勃勃的計(jì)劃——“全球能源互聯(lián)網(wǎng)”,卻提供了另一種“霸氣十足”的新思路。
全球能源互聯(lián)網(wǎng)的基本理念是,雖然晝夜更替、天氣變化在一時(shí)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(fā)電;盡管有的地方有颶風(fēng),有的地方一絲風(fēng)都沒有,但全世界每一個(gè)角落的風(fēng)都加起來,能量卻是相對(duì)穩(wěn)定的。如果有一個(gè)智能的、高效的、龐大的電網(wǎng),可以將世界上每一個(gè)角落都連接起來,并統(tǒng)一實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度,就可以實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電量在全球的調(diào)配:當(dāng)歐洲入夜之后,電動(dòng)汽車可以用還是白天的中國(guó)的太陽能充電;當(dāng)印度干熱少風(fēng)的時(shí)候,可以依靠北極凜冽的朔風(fēng)驅(qū)動(dòng)空調(diào)。如此一來,赤道附近的太陽能,和極低的大風(fēng),就可以為全世界提供穩(wěn)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(lián)網(wǎng)諸多想要實(shí)現(xiàn)的功能中,最簡(jiǎn)單明了的一個(gè)。
而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高效電力傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù),便是特高壓電網(wǎng)。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?qū)崿F(xiàn)數(shù)千公里、千萬千瓦級(jí)電力輸送和跨地區(qū)、跨國(guó)、甚至跨大洲的電網(wǎng)互聯(lián),并且“具有容量大、效率高、損耗低、占地省、安全性好等顯著優(yōu)勢(shì)”。中國(guó)于2017年新增的46GW特高壓直流輸電負(fù)荷,為降低當(dāng)年全國(guó)“棄風(fēng)”、“棄光”率做出了重貢獻(xiàn)。而一項(xiàng)于2016年發(fā)表在《自然》雜志的研究也顯示,如果用特高壓電網(wǎng)把美國(guó)各地連接起來,可以在15年內(nèi)將美國(guó)發(fā)電行業(yè)的碳排放,降至1990年水平的80%。
如今,中國(guó)在運(yùn)在建的24項(xiàng)特高壓工程線路長(zhǎng)度已經(jīng)達(dá)到3.5萬公里,累計(jì)送電超過1萬億千瓦時(shí),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界上其他國(guó)家??梢哉f,特高壓已經(jīng)成為了媲美高鐵技術(shù)的又一個(gè)國(guó)家技術(shù)名片。這也正是全球能源互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃由中國(guó)發(fā)起的重要原因。
然而,真要將全球能源互聯(lián)網(wǎng)落到實(shí)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(guó)2017年全年GDP的4倍、美國(guó)的2.5倍。如此龐大的投資額足以令任何一個(gè)對(duì)此感興趣的國(guó)家心生退意。
此外,全球能源互聯(lián)網(wǎng)依賴于幾乎完美的國(guó)際政治環(huán)境。全球尺度的電網(wǎng),將需要全球統(tǒng)一的調(diào)度,而將電網(wǎng)這個(gè)國(guó)家最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一的控制權(quán)拱手相送,對(duì)于所有的國(guó)家來說不是一件容易的事。
因此,除了各方對(duì)特高壓這種技術(shù)本身的質(zhì)疑,以及全球規(guī)模的電網(wǎng)帶來了高度技術(shù)復(fù)雜性(涉及到關(guān)鍵設(shè)備研制,全球尺度的電網(wǎng)拓樸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建模仿真、潮流調(diào)節(jié)與控制,跨國(guó)電網(wǎng)的保護(hù)、通信等一系列技術(shù)難題),高昂的成本、能源安全的擔(dān)憂和地緣政治的不穩(wěn)定,都是全球能源互聯(lián)網(wǎng)難以跨域的高山。事實(shí)上,歐洲就曾經(jīng)計(jì)劃過大舉投資北非的太陽能發(fā)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(wǎng)。但由于政治、文化和經(jīng)濟(jì)因素的多重阻礙,這一設(shè)想一直都能未付諸實(shí)現(xiàn)。
不過,雖然全球尺度的能源互聯(lián)網(wǎng)還沒有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展(已經(jīng)完成頂層設(shè)計(jì)),但跨國(guó)特高壓電網(wǎng)這一“小目標(biāo)”卻已經(jīng)提上了議事日程。中國(guó)、韓國(guó)、日本和俄羅斯已經(jīng)在2016年簽署了《東北亞電力聯(lián)網(wǎng)合作備忘錄》,希望可以把蒙古、中國(guó)東北和華北、俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)的可再生能源發(fā)電能力,與中國(guó)華北、日本、韓國(guó)的用電負(fù)荷連接起來,實(shí)現(xiàn)地區(qū)可再生能源的大規(guī)模開發(fā)利用。作為這個(gè)項(xiàng)目的主要發(fā)起人之一,日本軟銀集團(tuán)董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官、因投資阿里巴巴而成為日本首富、被美國(guó)《商業(yè)周刊》稱為是“電子時(shí)代大帝”的孫正義,甚至希望爭(zhēng)取在2020年東京奧運(yùn)會(huì)之前就建成首條聯(lián)網(wǎng)工程,實(shí)現(xiàn)日本從外部受電。