点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:可再生能源电力如何“用得稳”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

可再生能源电力如何“用得稳”

来源:科技日报2025-01-03 09:24

  中国社会科学院大学(研究生院)国际能源安全研究中心与社会科学文献出版社日前发布的《世界能源蓝皮书:世界能源发展报告(2024)》显示,2023年,中国可再生能源新增装机3.7亿千瓦,占全国新增发电装机容量的82.7%,继续保持电力新增装机的主力军地位。

  然而,可再生能源装机容量上去了,消费比例还没有完全跟上。“从能源消费的比例看,可再生能源的消费只占总量的19%左右。”在近日召开的香山科学会议第771次学术讨论会上,中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民说,要缩小装机容量与消费比例之间的差距,关键在于通过解决关键科技问题推动能源结构调整。

  中国工程院院士、苏州实验室主任徐南平认为,通过低碳、零碳、负碳关键材料与技术创新,构建绿色能源与工业体系、优化产业结构,才能摆脱经济发展对含碳资源的依赖。

  如何以科技为支撑,提升可再生能源消费比例?与会专家结合案例对此展开了深入研讨。

  长时储能是关键

  可再生能源具有间歇性、波动性和季节性等特性,“时有时无”的不稳定性降低了其利用率。储能技术就像“能量银行”,在发电多时将电力储存起来,发电少或者需要用电时再释放出来。推动储能技术不断发展,是提高可再生能源消费比例的关键途径。

  刘中民认为,我国在短时高频、中短时长储能方面已有明确的解决方案,但在安全性和成本方面仍有改进空间。

  当前,锂离子电池、铅酸电池等技术已经较为成熟,但储能成本较高,导致可再生能源发电成本大幅提升。在长时低频储能领域,传统的抽水储能方式只能满足大规模储能的部分要求。而氢能、甲醇等化学储能具有物质和能量的双重属性,可以为长时储能提供一种可行路径。刘中民说,将可再生能源发出的电力储存在氢能中,不仅能满足生产供能的需求,还能作为原料使用。

  与会专家认为,利用可再生能源制取的绿氢能实现全过程无碳化,将成为难脱碳行业实现低碳与零碳发展的重要媒介。例如,在煤制烯烃过程中,使用绿氢可减少70%的碳排放,副产物氧气还能用于其他工艺流程。然而,氢能的产生、利用、储存是一个系统工程,目前成本仍然较高。未来,氢能发展和应用需要相关政策引导和关键核心技术的突破。

  此外,液流电池等其他电化学储能方式也值得关注。液流电池的原理就像用水壶烧水一样,不过液流电池里“烧”的不是水,而是两种特殊的液体——正极液和负极液。这两种液体被分开存放在电池外的罐子里,需要用电时,它们在泵的作用下流入电池,发生电化学反应,把化学能转化成电能。不需要用电时,电池又可以把电能转化成化学能,储存回这两种液体里。中国科学院大连化学物理研究所相关团队在锌溴液流电池研究方面取得积极进展,解决了传统电池在低温条件下易发生相变、运行可靠性降低等问题,让电池变得更“耐寒”,能在更广泛条件下工作。

  材料革新是基础

  与会专家认为,提高可再生能源利用率的发力点可归纳为“三高一低”:提高转换效率、提高供给质量、提高替代比例、降低应用成本。材料革新有望同时达到以上目标。

  “材料的突破有望引发重大装备升级和行业产业变革。”在徐南平看来,为突破现有技术瓶颈,应关注钙钛矿光伏材料、电解质膜材料和固态电解质材料等,解决钙钛矿及叠层光伏电池、液流电池和固态电池技术中关键材料性能不高、耐久性不足等问题,为实现能源系统低碳转型提供材料物质基础。

  例如,得益于发电材料的突破,钙钛矿光伏的光电转化效率得到大幅提升。然而,当前钙钛矿材料在长期稳定性和环境耐受性方面还存在不足,服役寿命短,而且钙钛矿光伏组件大面积制备工艺均匀性还不够好,这些问题制约了其工业化应用。徐南平说,如果能开发出更加稳定的钙钛矿材料,将有望突破光伏发电效率提升的瓶颈。

  推动绿氢广泛应用的关键也在于核心材料的突破。当前商业上广泛应用的方法是碱性电解水制氢,但这种方法制取的氢气纯度低、能量效率不高。质子交换膜电解水制氢技术虽然先进,但需要贵金属,成本较高。相比之下,固态电解槽电解水制氢技术具有电解效率高等优势,可利用固体氧化物作为电解质,有效电解水或其他化合物,实现电能的转化和存储。

  “固态电解槽电解水制氢的电解效率可达90%以上,但电堆材料在高温操作时稳定性差,导致寿命不足。”徐南平说,将反应温度从800摄氏度以上降到450至600摄氏度的中低温范围,是加速固态电解槽电解水制氢产业化的必经之路。

  通过材料创新,苏州实验室开发出固体氧化物电解质和低温氧电极,能使固态电解槽在650摄氏度以下完成电解水工作,目前已实现5万小时使用寿命的突破。相关生产线和测试平台等建设正在加紧推进。

  柔性技术是支撑

  技术创新在提升可再生能源利用率方面发挥着多重作用。一方面,通过材料、储能等领域的技术突破,可再生能源能够提供更高效、更稳定的电力;另一方面,技术创新可以增强传统能源的灵活性,使其具备与可再生能源“此消彼长”的互补调节能力,共同维护电网的稳定运行。

  中国工程院院士汤广福预测,风光新能源在保持高增速的前提下,仍有5倍左右发展空间,并将逐步成为主力电源。为顺应这一变化,现有电网应进行系统性重构、结构性重塑。

  “我们提出让煤电具备气电的特性。”汤广福解释,燃煤发电机组频繁启停存在安全隐患。气电则不同,它启动速度快,从冷态启动到满负载仅需几十秒钟,能够快速响应电力需求。

  煤电灵活性改造旨在提升煤电的调峰、调频能力,使其更好适应新能源的随机性和波动性。汤广福说,攻克灵活燃煤技术,可以让煤电接近气电特性,实现新能源的规模化置换。灵活柔性的燃煤发电技术能确保波动性新能源“用得稳”。

  国家能源局发布的《新型电力系统发展蓝皮书》也提出,柔性灵活是构建新型电力系统的重要支撑。新型电力系统中,不同类型机组的灵活发电技术、不同时间尺度与规模的灵活储能技术、柔性交直流等新型输电技术广泛应用,骨干网架柔性灵活程度更高,支撑高比例新能源接入系统和外送消纳。

  此外,人工智能赋能的新型电力系统将确保高比例新能源“并得上”。汤广福解释,建立新型电力系统的构建、运行与控制理论新体系,突破装备核心器件、基础材料和关键软件等技术,可进一步提升电网柔性传输及系统调控能力。

  “未来的能源系统,应该是低碳化、智能化、骨干网与分布式能源相结合的系统。”刘中民说,要用新思维审视旧流程,借助人工智能,有望加速形成更合理的能源结构。(张佳星)

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 香港将举行“创新科技嘉年华2026” 推广创科文化

  • 国庆假期:国家自然博物馆游客如织

独家策划

推荐阅读
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
现代科技发展史反复印证着一个道理:许多新技术的突破,归根结底都依赖材料的新发展。
2026-09-30 09:33
世界知识产权组织29日公布的2026年《全球创新指数》中,香港在全球139个经济体中排名再升一位至第14位,并在亚洲保持第五位。
2026-09-30 09:30
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
记者李春剑从中国计量科学研究院获悉,近日,国际计量局(BIPM)的全球卫星导航系统(GNSS)时间传递标准首次在中国完成北斗关键参数的标校与比对验证。随着北斗时间传递链路校准、监测评估和国际互认体系持续完善,北斗将进一步为全球用户提供更加准确、可信的授时服务。
2026-09-29 09:39
近期,国务院印发《全民健身计划(2026—2030年)》,对“十五五”时期推动全民健身事业高质量发展作出部署。国际体育医学期刊《运动医学》指出,抗阻训练较常出现不适或损伤的部位主要集中在肩部、腰背部和膝部。
2026-09-29 09:37
全国科普月不仅是科普服务的集中推出期,更是营造爱科学、学科学浓厚社会氛围的重要契机。期待科普之翼越来越有力,把科学“种”进更多人心田。
2026-09-28 09:49
作为一线科技工作者,我觉得应该肩负起向公众传播科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的社会使命。这是历史赋予我们的责任和义务,科学家应该将所学回馈社会。
2026-09-28 09:44
研究团队借助这套气体观测数据,首次定量证实:星团内接连发生的超新星爆发,持续输入的动能足以长期维持星系湍流。
2026-09-28 09:42
23日至27日,以“在数贸会遇见AI未来”为主题的第五届全球数字贸易博览会在浙江杭州国际博览中心举办。
2026-09-28 09:34
9月25日晚,皓月当空,海南科技馆外的人工湖边人头攒动。孩子们有序凑到天文望远镜前,凝神细看,月球表面深浅交错的环形山与陨石坑清晰映入眼帘。
2026-09-28 09:21
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
加载更多