湄洲岛,基于绿电的破解能源“不可能三角”解题之法

民生   2024-11-29 10:11   福建  

11月19日,首届海岛电力绿色高质量发展论坛在湄洲岛举行。本次论坛上发布了《零碳岛屿评价标准》和《湄洲岛“零碳”建设方案》。这是湄洲岛继近期获得“零碳中国”优秀案例、国家电网公司新型电力系统示范标杆、在第29届联合国气候变化大会亮相展示后的又一重要里程碑。根据《湄洲岛“零碳”建设方案》提出的科学测算,湄洲岛最快在2027年实现碳排放控制在100吨以内,2028年实现负排放。


海岛作为相对封闭的生态系统,边界相对清晰,更容易实现碳排放和能源消费的监测。作为拥有4万常住人口的规模化有人海岛,湄洲岛的“零碳”建设以提高能源清洁度为突破口,促进能源系统安全性和经济性的同步提升,展现出以破解环保难题推动解决能源“不可能三角”中安全与经济问题的独特路径。


能源的“不可能三角”


能源“不可能三角”指的是无法找到一个能源系统同时满足能源的环境友好(即环保)、能源供给安全稳定(即安全)、能源价格低廉(即经济)。这三个条件在能源领域中相互制约,难以同时实现。


文|林蔚如 蔡哲

图|朱玉森 蔡哲


2021年莆田市政府率先提出要把湄洲岛建设成“零碳岛”。在资源优势方面,湄洲岛海上风电年利用小时数达到4300小时,光伏年发电小时数达到1300小时,这让湄洲岛在推动能源的低碳转型上有了丰厚的底气。


湄洲岛在旅游开发逐步深入的同时主动走进“绿色、低碳、智能”发展的新赛道


湄洲岛作为典型的旅游海岛,对景观风貌保护极其重视。为此湄洲岛主动引进国内具有经济性的特色新能源产品,将新能源规划建设与景区风貌整治有机结合,形成成片化统一协调的建筑布局。


2022年国网湄洲岛供电公司率先在红树林生态公园引进了BIPV光伏发电项目,将最新一代的光伏建筑一体化产品铺设在风雨廊的顶部。它能将太阳能发电产品有机集成到建筑上,光伏本身成为建筑的一部分,与自然风光完美呼应,由于其具有彩虹丝带般的色彩,被游客们称为“彩虹”光伏。据测算,这处由120多块BIPV光伏发电玻璃组成,总装机容量约15千瓦的项目,每年发电1.95万千瓦时,而红树林生态公园每年用电需求约1.16万千瓦时,多余的光伏电能还可用于周边路灯、夜景等,实现清洁电能全额消纳。


BIPV光伏发电项目铺设在红树林生态公园风雨廊的顶部


光伏系统不仅扮靓了红树林,还出现在轮渡码头的风雨廊、妈祖祖庙旁的餐厅屋顶、酒店的车棚顶。


与此同时,湄洲岛管委会统筹新能源发展与景观保护,引进中石油、中建海峡等一批投资主体,由供电公司作为技术支撑单位,规划和建设了一批与景观风貌高度融合的特色新能源产品。而今,放眼整个湄洲岛,喇叭花造型的风机,散发五颜六色光芒的光能地砖,风光互补的路灯……这些美丽的场景已成为游客们竞相打卡的新能源网红打卡点,带动了湄洲岛周边文旅产业发展并形成集群效应。


湄洲岛统筹新能源发展与景观保护


实现环保目标,交通工具的减排降碳也是主要指标。行走在湄洲岛,公交、网约车皆是新能源车,招手即停的是电瓶车,游客骑着的是共享自行车、电单车。


2015年7月3日,福建省第一条充电式纯电动公交线路在湄洲岛投入商业化运营,自此,湄洲岛燃油公交汽车全部实现了电能替代。根据测算,每辆电动公交车充满电后可以跑100公里左右,加上市政府的节能补贴,每公里运营成本比传统公交节省了近60%,而居民、游客出行的交通成本也下降到七分之一。


湄洲岛推进交通电气化建设


环保的实践并不止于此,海岛的餐饮业也参与其中。如今,分布于全岛各景点的个体烧烤商户全部将燃气烧烤炉汰换成电烧烤炉。全岛600余家民宿、家庭宾馆全部用上了电气化厨具。湄洲岛管委会等21家企事业单位实现了100%纯电厨房改造应用,厨炊成本下降到四分之一,全电厨房应用成了新潮流。


能源的环境友好为湄洲岛在能源安全与经济之间找到了新的平衡点。而通过技术创新的加持,湄洲岛也实现了安全与经济的双重保障。


多端互联低压柔性微电网能够实现多个台区之间的柔性互联和功率互济


多端互联低压柔性微电网是一种新型的电网技术,它能够实现多个台区之间的柔性互联和功率互济。2022年7月,国网湄洲岛供电公司在湄洲岛北部祖庙周边核心景区的5个交流台区分别配置用于交直流转换的柔性互联装置,有效解决了从湄洲岛轮渡码头到宫周片区内负载轻重不均衡的问题。同时,这一技术创新应用的直流并网直流消纳技术,降低了44%的新能源传输损耗,提高了新能源消纳的经济性,实现安全与经济的双向奔赴。


多端互联低压柔性微电网是全国首个分散式部署的低压柔直系统


智慧监测是湄洲岛确保环保与安全协同发展的有力举措。新能源项目的普遍生命周期在25年左右,若是过早全部开放可开发资源,不仅会面临高昂的成本,也可能因为相应的安全保障措施未能及时完善,从而引发潜在的安全不稳定性问题。湄洲岛打造省级智慧双碳平台,构建了集能源消费、生态监测、资源循环及碳汇监控于一体的智慧监测体系。


湄洲岛打造省级智慧双碳平台


这一平台通过集成多元数据源和构建核心数据模型,实现了对湄洲岛能源消费和碳排放的全面监测与管理。平台不仅提供了双碳总览、建筑绿色化、能源清洁化等多个维度的数据看板,还支持碳排放测算、碳排放因子辨识和碳排放预测等功能。这些功能的实现为政府决策提供了科学依据和数据支持,促进了湄洲岛新能源项目的规划和建设。


在进行前瞻性的规划之后,湄洲岛依据负荷发展的成熟度、新能源技术与市场的完善程度以及电网的实际承载能力,采取逐步开放资源的策略。同时,针对新能源因高随机性出力特性而导致的能源平稳供给安全性挑战,湄洲岛还配置了储能系统,以确保新能源接入后的电力系统稳定可靠运行。


环保、安全、经济是能源发展中面临的三个互相制约因素。但矛盾的存在往往预示着解决问题的契机与路径。如今,湄洲岛“零碳岛”建设已初见成效,2023年湄洲岛终端电气化率为95.12%,清洁能源占比52.95%,减少二氧化碳量19647吨。这一实践不仅为其他海岛乃至更广泛地区的能源转型提供了有益借鉴,也为破解能源“不可能三角”提供了解题之法。




来源/光韵杂志


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总编/李美显;副总编/李琳;本期编辑/邱思颖

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