储能、虚拟电厂、核电,谁能真正解决用电问题?

高温仍在继续,用电量大幅增加,四川,重庆,浙江,安徽,江苏等省由于电力供应吃紧,相继出台有序用电公告,要求一些工业企业做到有序用电和错峰用电,确保居民用电正常进行。但与此同时,不少市民却认为“有序用电”只是口号而已,实际上,在用电高峰时段,不少地方依然存在拉闸限电现象。据国家能源局公布数据显示,今年以来全国电力供需形势十分严峻。再加上很多网友都说今年夏天电费蹭蹭涨了。

事实上,不只在今年夏季,去年还缺电。这不是偶然,而是我国经济社会发展中存在着严重的结构性矛盾和深层次问题所造成的。目前,我国正处于经济结构战略性调整时期,社会需求总量将进一步扩大,电力供需矛盾日益突出。从去年9月底到10月初,全国近20个省级行政区都出现了不同程度的缺电情况,”有序用电”成为人们关注的焦点。尽管原因和最近缺电情况全然不同,但是我们不禁要考虑这样一个问题,如何才能真正地解决用电问题呢?

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电力以达到均衡为中心目标,其最佳境界就是,发出的电力能满足下游用电需求而又不会浪费,恰好足够。但是由于人的生产和生活都是在日日夜夜和季节中自然地存在着很大的区别,因而耗电总是存在着波峰和波谷之分。随着社会经济不断发展和人民生活水平不断提高,对电能质量也要求越来越高。因此,通过合理调度可以有效降低电网峰谷差,达到节能降耗的目的。但同时又要考虑到安全问题。从而为波峰和波谷调整提出两种技术即储能和虚拟电厂。

首先,谈谈其中一个较容易被人们所认识的概念——储能。

从电力的狭义角度来看,储能就是通过化学或物理等手段把一次能源所生产的电能储存下来,必要时再释放出来。在日常生活中,我们经常会用到一些储能设备——充电宝。随着社会经济的不断发展和人民生活水平的日益提高,人们对于充电宝也提出了越来越高的要求。现在的充电宝有很大一部分都是由电池制成的。而电池又分为两种类型。若将该充电宝所储存电量数放大万倍和百万倍,即成储能设备。

该装置是如何使用?这个时候就要用到储能设备了。假设某电厂的发电量为10万k W/h,则每天为240万k W/d。早晨7点至24点有17个小时是用电的高峰时段,平均每天发电170万千瓦时左右,其中24点至7点有7个小时是用电较多的时段,平均每年发电20万千瓦时左右。此时,可利用储能设备把多出来50万k W·h存储起来,在用电高峰期再使用。

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但仅依靠一个个独立储能设备并不能荡平电力波峰,波谷而达到削峰填谷之目的,这是因为对于某一具体发电设备来说,其供电地区电力波峰和波谷近乎平稳循环。在这个过程中,储能系统起着非常重要的作用:当需要的电量较小时,储存下来;当电量较大时,释放出能量。因此,如果能找到一种可以把多余电量储存起来的方法。需要量大时总是大,需要量小时总是小,存电利用率未必高。

那么,如何提高用电的效益?答案是:充分利用可再生能源,减少对化石能源的依赖。这就是我们所说的”低碳经济”,也就是利用清洁环保的新能源来取代传统化石能源。那么,什么叫”低碳经济”呢?虚拟电厂这一概念便进入人们视野。

要说特斯拉的缔造者埃隆·马斯克算得上是实打实地吃了螃蟹。

马斯克于2006年成立屋顶光伏公司SolarCity;特斯拉于2015年再次发布家用储能产品PowerWall。

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特斯拉公司于2022年7月份在加利福尼亚州启动了虚拟电厂试点项目。这一项目将通过太阳能和风能等可再生能源发电来替代传统的火力发电厂,从而减少二氧化碳排放量并提高能效。马斯克表示:”这是我们的首次尝试。”这意味着,新能源时代到来了!马斯克做法是邀请2万5千个装有屋顶光伏和电池体系的住户组成部分虚拟发电厂能源网络。

这些闪耀于楼顶的光伏板成为“大号电池”,会按照电网的统一要求在电网紧急用电时统一降低电力;”低谷”时把电池中储存的电,逆向卖回电网。

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随即,“虚拟电厂”这一新颖而又充满想象空间的方案吸引了国内众多二级市场上投资人关注。在经历了一轮又轮炒作之后,“虚拟电厂”的概念已经被越来越多的投资者所接受和认可。“虚拟电厂”是什么?它能给我们带来哪些启示呢?7月中旬,东北证券和中金研究院联合举办了一个名为‘虚拟电厂’的主题投资活动,并在业内引起强烈反响,随后又有多家媒体相继报道了有关虚拟电厂的投资论坛。七月二十九日,一直没有开虚拟电厂版块的同花顺特别增设了有关版块,曾经上涨令人咋舌。

而我国在双碳的大环境下,无疑对电力这一重要的资源配置非常重视。日前,国家发改委印发了《关于推进风电、太阳能光伏发电有序并网的意见》(以下简称《意见》),明确到2022年底前全国将有1亿千瓦以上新能源基地并网运行。今年3月发布的《“十四五”现代农业绿色低碳转型升级规划》提出要加快推进储能设施与虚拟电厂建设,增加可中断负荷等灵活性资源以及提供电力辅助服务;另外,在北京,上海等多个地区十四五规划中均点名提及了虚拟电厂开发建设。

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国家电网之前曾发布了一份测算数据,火电厂若要做到电力系统“削峰填谷”,即减少负荷高峰和弥补负荷低谷,达到峰值负荷的5%,则需投入4000亿元人民币,而经过虚拟电厂后,其建设/运行等方面的投入总量只需500~600亿元人民币——仅为前者的八分之一。

那么价廉物美的虚拟电厂是怎样起作用的呢?浙达能源董事长兼CEO蒋雪冬用自己的亲身经历告诉我们。虚拟电厂是一个连接电网和用户的“网约车平台”,它由电端、分布式电源(如锅炉、空调等)以及与之相连的其他分布式电源(如闲置车辆等)组成。这个平台会把这些分散的负荷连接起来,形成一个庞大的系统。这个系统是由多个独立的网络节点组成,每个节点都有自己的调度中心和监控中心。它们之间可以进行信息交换。该平台通过动员这些闲散资源聚沙成塔来达到地区内人车匹配,也就是电网平衡。

而兆瓦云CEO刘沅昆医生说:“电力辅助市场池子里的电力有望流入虚拟电厂产业。按7万亿千瓦时社会用电总量计算,到2022年虚拟电厂市场将达到约630亿。

在实际应用中,无论是储能还是虚拟电厂,要想通过以上技术手段来解决电力使用问题,其核心在于:总发电量超过总用电量。所以说,对于我们国家来说,要想实现能源可持续发展,就必须加大对电力资源的利用力度,这样才能在最大限度上满足人们日益增长的生活需求。但是,一旦总量不足怎么办?

因此,有部分人提出较为激进或完全的解决方案,即增加电力供应,其中大部分把注意力集中到核电技术。他们认为核能是解决全球能源问题的最好途径之一。但是他们同时也对核能的安全产生着担心。因为核电站一旦发生事故,就会带来灾难性后果。他们当中的许多人都是如此。例如:比尔·盖茨。

比尔·盖茨(Bill Gates)在2010 TED会议上发表演讲时曾经说过,其他能源解决方案只是空中楼阁,开发核能技术才有可能生产出平民能够承受得起的清洁能源。据国际能源署预测,核电和水电将成为主要的低碳电力来源,而风电、光伏等发电成本较高。但随着世界能源需求增长以及各国环保意识增强,未来10年内核电仍将保持强劲增长势头。要在2050年达到高和要求世界核电装机量翻番。

美国核能创新技术公司(TerraPower)于8月15日宣布,该公司已完成了至少7.5万亿美元的筹资,并获得SK集团与比尔盖茨的联合领投, SK集团将提供2.5亿美元的资金,此次筹资旨在为TerraPower的所有核能技术的开发提供支持。这家公司将成为全球最大的核能技术创新企业之一。这家公司拥有先进的反应堆设计与制造能力,并在核燃料循环方面处于世界领先地位。目前已建成一座核电站,计划于2021年投入商业运营。而比尔·盖茨则是这家企业的创建者,同时也是董事会主席。

就发电效果而言,核电的确带来了数不胜数的效益。从技术角度来说,自主发电机组的发展,也促进了我国“华龙一号”的建设。据不完全统计,仅在国内就有一台华龙一号机组投产发电,年新增装机约120万千瓦时左右,每年可减排二氧化碳约100亿度,减排原油约350万吨;如果加上其他各种发电形式,就可以产生上万亿元的产值和税收。另外,它还具有很好的节能环保效益。每年削减二氧化碳排放将近数千万吨,这相当于将近亿棵树木每年吸收的二氧化碳数量。

考虑到如此众多的利益,我国核电站的建设速度其实已经领先于国际。目前我国已经拥有3个大型核电基地和一个在建核电站项目——岭澳二期、秦山一期和大亚湾核电站。世界上一共有5座核电机组在2020年投产,包括4座在中国的核电机组和1座在土耳其的核电机组,还有4座核电机组是在2021年上马的。

但是从我们国家本身的国情来看,核电发展也很难在一朝一夕之间快速地解决电力使用问题。

一、前言核电站对厂址选择要求比较严格。由于核电站运行及冷却对用水要求较高,所以只能建在水源丰富的区域。我国是世界上最大的能源基地之一,发展核电必须以沿海为依托。同时核电站不可能建设在人口密度高的地区,不可能建设在地震带。

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二是核电建设周期相对较长,目前上马工程,大概要7-8年后才会投产。

第三,我国属于贫油贫铀国家,目前铀矿基本靠哈萨克斯坦进口,若铀矿消耗量进一步增加,可选进口方更有可能为富铀国澳大利亚。

最后是核电技术尚未进入成熟商用阶段。因此,如何有效地利用放射性和减少核废料的产生是一个亟待解决的问题。即使是人们期待已久的核聚变,要想真正走向成熟,还必须经历几十年的迭代,进化过程。

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实际上核能还是风光水这些绿色能源,还是传统煤炭石油能源,其实能源并没有优劣之分,对缺电人类而言,既安全又稳定才是好能源。对于长期投资者而言,在新能源和可再生能源方面的投资是有回报的,而且还能带来可观的收益。在这样一种逻辑下,新能源和可再生能源的股票自然会受到追捧。在此逻辑下,短期和中期投资者应该重点考虑的方面可能也会呼之欲出。

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