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导语
在追求清洁能源的道路上,太阳能和风能无疑是两颗耀眼的明星,其装机量与发电量不断飙升。但它们的间歇性却如同一把双刃剑,在黑夜或无风时刻,让电网陷入 “黑暗恐惧”。此时,天然气这位 “幕后英雄” 登场,以其灵活性和经济性,为可再生能源的发展保驾护航,成为构建可靠电网不可或缺的关键力量。
天然气,凭借其独特的灵活性与经济性,在众多备选方案中脱颖而出,成为当下提供备用电源最为可行的选择。美国能源部的相关研究表明,向完全脱碳电网的转变之路充满挑战,储能技术的突破和替代基荷电源的开发不可或缺,但目前这两者均尚未成熟到足以独当一面。
在美国,太阳能和风能发展迅猛,当前已占据发电量的约 19%,预计到 2030 年这一比例将超过 40%。随着其占比日益增大,供应稳定性问题愈发凸显。可变可再生能源(VRE)受自然条件制约,发电量波动巨大。短期的日间和小时级变化,可通过锂离子电池加以缓解,可一旦遭遇持续数周乃至数月的恶劣天气,如长时间的云层遮蔽或无风期,电网便可能陷入供电危机。
当前,应对用电高峰或供应中断的主要手段是 “调峰电厂”,这类燃气电厂虽能效不及联合循环燃气轮机电厂(CCGTs),但其能够快速响应,为电网提供应急电力,确保电力供应的连续性。
尽管科技不断进步,诸多新兴技术应运而生,但均存在不同程度的局限。水力发电成熟可靠,但其发展受限于环境因素,新建水坝在美国面临诸多阻碍;绿色氢气制取和储运成本高昂,效率低下,难以实现大规模应用;压缩空气储能技术效率提升空间有限,且成本随储能时长增加而急剧上升;电化学电池在储能时长、规模化和成本方面,也无法同时满足电网需求。
因此,在现有技术条件下,天然气的地位不可替代。美国能源部预测,在清洁能源转型进程中,调峰电厂及 CCGTs 容量均不会大幅下降,反而调峰电厂容量会有所增加,这充分表明天然气在保障电网可靠性方面的关键作用。
长远来看,构建无排放绿色电网是人类能源发展的终极目标。彼时,天然气有望被地热、核聚变等新型能源所取代,或借助碳捕集技术实现零排放,亦或依靠储能技术的成熟来填补能源缺口。但就目前而言,我们必须正视现实,积极投入资金研发关键技术,同时清晰认识到天然气在未来几十年内,仍将是推动可再生能源发展、保障电网稳定运行的关键力量。
只有秉持对能源转型的理性认识,加大对关键技术研发的投入,深入理解天然气在能源转型过程中的重要作用,我们才能在实现脱碳目标的道路上稳步前行。