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        淺析電力工程項目低碳轉型

        2022-07-07 03:05:30王北瓊王小萱鄒麗鑫
        科技研究·理論版 2022年11期
        關鍵詞:清潔能源低碳電力工程

        王北瓊 王小萱 鄒麗鑫

        摘要:文章論述了電力工程項目向低碳轉型的必要性。近年來,電力系統在清潔能源大規(guī)模開發(fā)利用、電氣化水平提升、科技創(chuàng)新、市場化改革等方面走在了世界前列,為碳達峰、碳中和搭建了堅強有效的基礎平臺。

        關鍵詞:電力工程;低碳;清潔能源

        Abstract: The paper discusses the necessity of low-carbon transition for electric engineering projects. In recent years, the power system has been at the forefront of the world in the large-scale development and utilization of clean energy, improvement of electrification, technological innovation, and market-oriented reforms. Also, a strong and effective platform has built for the targets of emission peak and carbon neutrality.

        Keywords: Electric engineering projects; low-carbon; clean energy

        一、電力工程

        工程項目,自古有之。而電力工程,顧名思義,需建立在人類穩(wěn)定掌握電能的基礎上,涵蓋了電能的生產、輸送以及分配的過程。眾所周知,第一次工業(yè)革命是蒸汽為王的時代,由18世紀60年代到19世紀40年代,開創(chuàng)了以機器代替手工勞動的技術改革和社會變革。歷史車輪滾滾向前,時代潮流浩浩蕩蕩。隨著法拉第發(fā)現了電磁感應現象和西門子成功研制了發(fā)電機,電力開始得到廣泛應用,19世紀60年代后期,通過第二次工業(yè)革命,“電力火花”逐步取代了“蒸汽大王”。再進一步,說到電力工程。按照過程分類,電力工程項目主要是發(fā)電項目和輸變電項目。而發(fā)電項目又以能源種類不同,分為火電、水電、核電,有條件的地方還利用風能、太陽能、潮汐、地熱等來發(fā)電。一個完整的工程項目,以火電工程為例,應包括主廠房建筑、煙囪、冷卻塔、機組安裝、鍋爐安裝、汽輪發(fā)電機安裝、升壓站、環(huán)保處理以及其它配套附屬工程等。

        二、低碳目標

        1.碳達峰

        碳達峰(peak carbon dioxide emission)是指在某一個時點,二氧化碳的排放不再增長,達到峰值,之后逐步回落。碳達峰是二氧化碳排放量由增轉降的歷史拐點,標志著碳排放與經濟發(fā)展實現脫鉤。碳達峰目標包括達峰年份和峰值,國家應對氣候變化戰(zhàn)略研究和國際合作中心、清華大學等研究機構認為我國2030年左右能實現碳達峰,峰值可控制在120億噸和人均8.5噸之內。1

        2.碳中和

        碳中和(carbon neutrality),是指企業(yè)、團體或個人測算在一定時間內,直接或間接產生的溫室氣體排放總量,通過植樹造林、節(jié)能減排等方式,抵消自身產生的二氧化碳排放,實現二氧化碳的“零排放”。通俗地講,就是讓二氧化碳排放量“收支相抵”。2020年9月22日,中國政府在第七十五屆聯合國大會上提出:“中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和?!?2

        三、清潔能源

        1.水力發(fā)電

        水力發(fā)電(Hydroelectric power)是利用河流、湖泊等位于高處具有勢能的水流至低處,將其所含勢能轉換成水輪機之動能,再借水輪機為原動力,推動發(fā)電機隨著水輪機轉動,將機械能轉換為電能。水電具有廉價、清潔等突出優(yōu)點,但主要問題在于,水電往往受地形限制,無法實現大容量,單機容量較低,建設完成后亦不易擴容。如需實現水電規(guī)模化開發(fā),就往往涉及到庫區(qū)移民補償、生態(tài)環(huán)境保護兩大瓶頸。水電作為構建清潔能源體系的關鍵要素,如何提升工程技術,如何擴大產業(yè)規(guī)模,都是重中之重的課題。

        2.風電

        風力發(fā)電(wind power)是利用風力帶動風車葉片旋轉,將風的動能轉變成機械能,再透過增速機將旋轉的速度提升,來促使發(fā)電機發(fā)電,從而將機械能轉化為電能。風力發(fā)電機組所需裝置比較簡單,大體上可分為風輪、發(fā)電機和塔筒三個部分。重要的是,風力發(fā)電不需要使用燃料,是典型的清潔能源。3目前主要的瓶頸在于,受地域環(huán)境條件影響大,需依賴于優(yōu)質的風能資源,且需占用大片土地,不穩(wěn)定、不可控因素較多,現階段開發(fā)成本較高。但風電作為建設周期短,裝機規(guī)模靈活,永不枯竭的清潔能源,未來在控制成本的基礎上,一定會發(fā)揮更大的作用。

        3.太陽能發(fā)電

        光伏發(fā)電

        光伏發(fā)電是利用半導體的光電效應原理,即半導體界面的光生伏特效應,將光能直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N技術。光伏發(fā)電的主要核心元件是太陽能電池,其它元件有蓄電池組、控制器等。如輸出電源為交流220V或110V,還需配置逆變器。其中核心元件太陽能電池將太陽光儲備起來,然后再經過一系列技術操作,將其太陽光能轉換為電能。這種技術的好處顯而易見,能源來源普遍存在、簡單易得、取之不盡、用之不竭,對生態(tài)和環(huán)境零污染。同時,缺點可以一言概之,效率低、成本高。

        光熱發(fā)電

        光熱發(fā)電是指利用大規(guī)模陣列拋物或碟形鏡面收集太陽熱能,通過換熱裝置提供蒸汽,結合傳統汽輪發(fā)電機的工藝,從而達到發(fā)電的目的。根據集熱方式的不同,又可分為太陽能槽式熱發(fā)電、太陽能塔式熱發(fā)電和太陽能碟式熱發(fā)電三種。

        采用太陽能光熱發(fā)電技術,可以避開光伏發(fā)電的硅晶光電轉換工藝,有利于實現規(guī)模生產。但光熱發(fā)電技術作為新型技術,可靠性仍需驗證。雖然光熱發(fā)電國產化率達到了90%左右,但是在系統集成、關鍵設備制造(如熔鹽閥門、菲涅爾式二次反射鏡)等方面仍然存在不足,大部分設備的性能尚未得到有效驗證,運行與維護經驗更是嚴重缺乏。同時,受技術因素制約,光熱發(fā)電成本仍然居高不下。

        總之,突破光熱發(fā)電的技術難題和降低成本,將是能源領域最廣闊的前景。

        四、結論

        隨著全球變暖形勢日趨嚴峻,有效解決碳排放問題迫在眉睫。2030年實現碳達峰,2060年實現碳中和,整體實現綠色發(fā)展與高效發(fā)展,將成為我國能源體系建設的發(fā)展方向。用電能替代傳統化石能源,擺脫對化石能源的依賴。同時,用水能、風能、太陽能等清潔能源替代化石能源發(fā)電,改變傳統火電的主導地位,加快形成以清潔能源為主的能源供應體系。在能源消費環(huán)節(jié),以電代柴、以電代煤、以電代油、以電代氣,使用綠色電能,加快形成以電為中心的能源消費體系,讓能源使用更綠色、更高效。由此,從源頭上減少碳排放,實現電力工程向低碳轉型,能源體系向低碳轉型,確保實現“30·60”雙碳目標。

        參考文獻:

        [1]李俠祥,張學珍,王芳等. 中國2030年碳排放達峰研究進展. 地理科學研究,2017,6(1): 26-34

        [2]習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話. 新華網. 2020-09-22

        [3]沈艷霞, 楊雄飛, 趙芝璞. 風力發(fā)電系統傳感器故障診斷[J]. 控制理論與應用, 2017, 34(3):321-328

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