第三次工業(yè)革命的能源革命,在中國同樣得到了有效實踐。正是基于礦物質能源儲量和環(huán)境承載容量的有限性,人們必將高度重視低碳能源的開發(fā)。一旦低碳能源網、智能電網和互聯網高度融合,人類以礦物質能源為主支撐的人類活動將會得到徹底的變革。
光伏發(fā)電的成本正在與日劇下,多晶硅已從2009年單價400美元/kg、上網電價4元/kWh,下降到2013年的15美元/kg、1元/kWh??梢灶A見,光伏等新能源發(fā)電技術將會得到快速發(fā)展,低碳能源網的構筑已經不是夢想。
然而,光伏、風電等許多新能源發(fā)電都有一個共同的特點:間歇式運行,這就使得發(fā)電與用電難以配備。因此,要實現第三次能源革命,必須構筑具有儲能功能的低碳能源網,并通過基于互聯網絡通信技術建立的智能電網,將發(fā)電、儲電、供電、用電有機結合起來。
通常能源的表現形式有電能、化學能、機械能和熱能等,相應的儲能技術有超導儲能、蓄電池、燃料電池、抽水蓄能、壓縮空氣蓄能、飛輪蓄能、彈簧蓄能、冰蓄冷、水蓄熱等等。從儲能規(guī)??矗樗钅芎蛪嚎s空氣蓄能最大,蓄冷蓄熱次之,單項工程可以達到吉瓦級;蓄電池和超導蓄能目前處于兆瓦級水平;燃料電池以及飛輪、彈簧等機械蓄能技術目前只能達到千瓦級。從儲能密度來看,蓄電池最小,單位立方體積蓄能量約10-2kWh;壓縮空氣蓄能可達2 kWh;冰蓄冷最大,單位立方體積蓄能量可達10 kWh以上。從單位功率的蓄能成本來看,冰蓄冷、水蓄熱最低,每千瓦蓄能成本約300元左右,其他蓄能方式都在1 000元以上。因此在實際工程中,需要根據不同的能源需求形式及其技術經濟性,因地制宜靈活選用,切不可一味選用單一的儲能方式。
在工程實踐中,能源需求的形式是多樣化的。采用電力驅動對低碳能源網的支持最直接,由此導致的產業(yè)革命是廣泛而深遠的。一般民用建筑所需要的能源主要是電能、空調用冷、采暖和生活用熱等,采用建筑儲能提高電網負荷率就變得異常重要。在電力用戶側的建筑本體附近選擇冰蓄冷技術進行儲能,無論是投資、占用場地,還是從能源儲放次數導致的效率損失等各方面來看都是最小的。在北方許多風力資源比較豐富的中小城市,由于電力上網條件的制約以及風力發(fā)電功率的不確定性,采用電能就地轉化為熱能并進行必要的儲存,滿足城市集中供熱,可能就是最理想的選擇。