“30·60”目標提出后,一場廣泛而深刻的社會系統性變革正在上演。這一變革既覆蓋發展方式,又重塑社會生活觀念。實現雙碳目標,關鍵是能源的低碳發展。
到2030年,單位GDP二氧化碳排放將比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消費比重將提高到25%左右。
能源供給的融合互補
太陽每88分鐘向地球輻射470×1018焦耳的能量,相當于人類一年消耗的能量。風和太陽輻射一樣,也是無處不在的,斯坦福大學關于全球風力發電能力的一項研究認為,如果全世界風力的利用率達到20%,發電量就能達到目前用來運行全球經濟的電力的7倍。在能源新格局下,“風光”將擔當重任。
我國的太陽能、風能等可再生能源的資源目前開發了不到1/10,并且可再生能源資源的利用是自主可控的,有助于提升能源體系的安全性。數據顯示,截至2020年底,我國風電、光伏發電裝機達到約5.3億千瓦,占總裝機容量的24%。未來新能源仍將保持快速發展的勢頭,預計2030年風電和太陽能發電裝機達到12億千瓦以上,規模超過煤電,成為裝機主體;到2060年前,新能源發電量占比有望超過50%,成為電量主體。
盡管風光等新能源具備清潔零碳等諸多優勢,但靠天吃飯、隨機性強、難以提供連續穩定的電能輸出,新能源不穩定、不可調等問題一直被詬病。甚至有電力專家認為,如果這類問題不能解決,新能源難以成為主力電源。
這一難題該如何破解?地處荒漠的格爾木地廣人稀、地勢平坦、土地平整、地質結構穩定,良好的地域優勢為建設新能源項目提供了較好的土地資源。在這里,中國綠發建設的青海海西多能互補集成優化國家示范工程,用“融合互補”做出了新能源的創新探索。
“海西多能互補集成優化國家示范工程并不是幾種能源形式的簡單疊加,而是通過新技術和新模式的發展,使多種能源深度融合,達到1+1>2的效果。”中國綠發青海新能源公司項目工程師介紹。海西多能互補示范工程以光伏、風電、光熱為主要開發電源,以光熱儲能系統、蓄電池儲能電站為調節電源,多種電力組合,有效改善風電和光伏不穩定、不可調的缺陷,徹底解決用電高峰期和低谷期電力輸出不平衡的問題。
在海西多能互補集成優化國家示范工程基地,一座高達188米的吸熱塔,周圍環繞分布著4000多面定日鏡,在白天它們把太陽能聚焦到吸熱塔頂部的吸熱器,加熱吸熱器內的特制熔鹽。夜晚,當光伏電站停止運轉時,加熱后的特制熔鹽持續釋放熱能,再通過換熱系統產生蒸汽,推動汽輪機發電。
海西多能互補集成優化國家示范工程是世界首個集風光熱儲調荷于一體的多能互補科技創新項目,實現了多種能源的精細化高效利用,可以24小時穩定連續發電,有效解決了“棄風棄光”的難題。
能源消費的跨界融合
城市和建筑是能源的消費端,在能源生態圈必不可少。建筑行業運行碳排放占全國總量的20%,加上隱形碳排放達到全國碳排放的40%,是我國碳排放較高的行業之一。建筑領域的減碳行動,已經成為我國實現碳達峰、碳中和的關鍵一環。
2020年7月,住房和城鄉建設部、國家發展改革委等七部門發布《綠色建筑創建行動方案》,提出到2022年,當年城鎮新建建筑中綠色建筑面積占比達到70%。建筑行業節能減排需要從建筑材料生產、施工建造、運營維護全生命周期推動,促進全產業鏈綠色低碳發展。在這條產業鏈上,能源消費也能實現跨界融合。
采用太陽能及空氣能熱水系統、變頻加壓供水設備、分室溫控方式供暖;冰蓄冷系統可以在夜間制冰存儲冷量,白天將存儲的冷量釋放,降低空調的使用量,減少高峰期用電負荷;高效的暖通空調設備機組和新風熱回收系統就像建筑的“心臟”,將建筑產生的冷熱能進行內循環,僅需更少的能源消耗就可以維持符合健康要求的舒適環境。樓宇控制系統和能源監測管理平臺賦予了建筑“大腦”和“神經”,可以實時了解建筑運行狀態,并根據不同區域需求進行能源合理配置,實現建筑統籌高效運行,有效提升能效水平……
建筑領域的降碳實踐逐漸興起,正在成為標配。以中國綠發天津魯能城綠蔭廣場項目為例,根據自2019年以來的運行數據計算,魯能城綠蔭廣場非傳統水源利用率達到30.83%,可再利用可再循環材料使用量占比13.61%,與天津現行建筑節能標準相比,魯能城綠蔭廣場的建筑能耗降低了8.5%,可節約標煤838噸,減排二氧化碳約2120噸,節支總額達到166萬元。
能源利用的產業融合
能源是農業農村發展的重要物質基礎,貧困地區脫貧摘帽、農業農村現代化離不開充足的能源保障。廣大農村地區風能、太陽能、生物質等可再生能源資源豐富,是落實雙碳目標、大力發展新能源的重要增長極。
光伏產業在農村并不陌生,隨著光伏產業的發展、技術的進步,“光伏+”正在以各種各樣的方式走進千家萬戶,走向田間地頭。屋頂分布式光伏“整縣推進”的落地實施,使得光伏產業肩負起“實現碳達峰、碳中和與鄉村振興兩大國家重大戰略”的使命。
光、電、農,在一塊土地上是如何實現產業融合的呢?
“棚頂發電、棚下種植”,中國綠發在陜西宜君建設的農光互補項目實現了土地立體化綜合利用,形成了“光伏+農業”產業融合樣本。通過建設光伏電站,充分利用太陽能這一清潔能源,借助光伏系統持續穩定地輸出綠色電能。同時,挖掘土地種植功能,讓黃土塬留住水、鋪滿綠,變成適宜的種植基地,提高農作物產量和土地利用效率,促進群眾增收致富。“以前都是種玉米、養山羊過活,一年下來沒幾個錢,現在種植黨參,每年能增加不少收入呢!”宜君縣堯生鎮八丈塬村村民說。
隨著雙碳目標的推進,“光伏+”將在農村開展更多產業融合的探索,打開農村能源低碳發展更廣闊的空間。