安徽華電蕪湖發(fā)電有限公司 苑景豐

我國消耗的能源比重最高的是石油、煤炭等能源，這些能源是不可再生且在使用的過程中會造成嚴重污染。在20世紀中期，在石油危機的作用下，人類社會深刻認識到自然能源并非是取之不盡的，若盲目開采則會給子孫后代帶來巨大的危害。隨著化石能源的使用，環(huán)境污染、尤其是大氣污染等問題越發(fā)嚴重，所以重視新能源技術的開發(fā)和利用就成為了重點。我國具有極強的前瞻思維，在很早之前便已經(jīng)開展了新能源相關技術的研究，并取得了較為喜人的成果。

1 新能源發(fā)電技術

我國國土面積遼闊且各類清潔能源非常豐富，同時為了更快、更好的發(fā)展新能源技術，我國開展了風能、核能、水能、地熱能等多方面的探索。

1.1 太陽能發(fā)電技術

太陽能發(fā)展技術是我國最早研究的新能源技術之一，不僅可以用于冬季取暖等方面，還可以用于發(fā)電等方面。太陽能發(fā)電技術的原理是在光照充足的地區(qū)建立太陽能電池板，每日將收集到的大量的太陽能存儲起來后，通過發(fā)電技術將電能輸送到千家萬戶。同時，部分地區(qū)政府為了減少能源消耗，修建了太陽能路燈等公共基礎設施等，這種方法不僅有效利用了充足的太陽能，還減少石化能源的消耗，緩解了環(huán)境污染問題，為促進雙碳目標的實現(xiàn)提供了巨大的支持。

雖然太陽能技術的發(fā)展前景較好，但有部分技術難題需要克服。如，太陽能并非穩(wěn)定供應的，而是受自然環(huán)境和日照時長等因素影響，若日照不足時易導致發(fā)電量減少，從而引起地區(qū)用電緊張等問題，所以需要在開發(fā)太陽能的同時，將傳統(tǒng)發(fā)電技術并入到發(fā)電環(huán)境中。另外，通過將光伏發(fā)電與水力發(fā)電結(jié)合到一起、熔鹽熱能與光伏發(fā)電結(jié)合到一起等方式，也可以有效避免太陽能發(fā)電的弊端。

1.2 城市生活垃圾制氫

城市的發(fā)展和經(jīng)營必然會制造大量的垃圾，特別是發(fā)達城市以及工業(yè)城市垃圾產(chǎn)量更是巨大。多數(shù)城市處理垃圾的方式為掩埋或集中焚燒等。前者需建立垃圾處理地點，后者需在保證垃圾焚燒處理到位的同時降低垃圾堆環(huán)境的污染。垃圾焚燒的過程必然會產(chǎn)生的大量的煙霧，這些煙霧往往含有劇毒和刺激性氣味，燃燒的產(chǎn)物還會造成揚塵污染。所以垃圾焚燒不僅會給周邊居民的生活環(huán)境帶來危害，還會引發(fā)環(huán)境危機，所以如何處理城市生活垃圾就成為了研究的重點。

熱解氣化技術可用于垃圾、尤其是生活垃圾的處理，采用該技術可有效避免垃圾焚燒給社會帶來的危害，因為其最終產(chǎn)物為一氧化碳和氫氣，兩者均可二次利用。處理后的產(chǎn)物通過用PSA或膜分離后作燃料或化工原料使用，實現(xiàn)生活垃圾處理的無害化和資源化處理，這為碳中和和碳達峰目標的實現(xiàn)提供了巨大的支持。

1.3 風力發(fā)電技術

我國擁有豐富的風力資源并建立了大量的陸地和海上風電站，在我國相關專家學者和從業(yè)人員的努力下，風電技術已取得較大突破。風力發(fā)電技術是一種在風力資源較為豐富的區(qū)域布置風電轉(zhuǎn)化設備，使風能有效轉(zhuǎn)化為電能的一種綠色化能源轉(zhuǎn)換技術。我國風電站多建立在人口稀少且風能豐富的荒地或海上地區(qū)。但風能的利用和太陽能一般也存在著不穩(wěn)定的問題，因為風力大小依然受當?shù)丨h(huán)境和天氣等因素的影響，若風力等級變化較大等情況則可能引起風電設備不穩(wěn)定，從而增加設備故障的頻率，最終導致發(fā)電量持續(xù)下降等。

現(xiàn)階段為切實解決上述問題，當前部分地區(qū)在布置風電設備時，會通過將風電設備與光伏發(fā)電設備布置在一起，其原理為：當風能資源豐富的同時會持續(xù)不斷地發(fā)電，當風力降低時光能依然發(fā)揮作用并將已經(jīng)存儲好的電能傳輸給用戶，避免電網(wǎng)功率下降等，這為實現(xiàn)電能的穩(wěn)定供應提供了有利的先決條件。

1.4 水力發(fā)電技術

水力發(fā)電是我國傳統(tǒng)發(fā)電技術之一，建立水電站不僅可以緩解能源緊張的問題，還可以減少洪澇災害發(fā)生?，F(xiàn)今水力發(fā)電技術已經(jīng)擴大到潮汐能等方面。另外，水力發(fā)電技術具有以下優(yōu)勢：第一，水電工程不僅可以滿足發(fā)電需求，還較為穩(wěn)定，水能轉(zhuǎn)化效率較為優(yōu)越；第二，一般在修建水電站的同時往往會修建大壩，大壩工程不僅可以減少洪澇災害，還為農(nóng)田灌溉等工程提供一定的支持。但是需要注意，水力發(fā)電技術的應用需要保證當?shù)氐牡乩憝h(huán)境滿足需求。

1.5 地熱發(fā)電技術

隨著清潔能源的開發(fā)地熱能走入大眾視野，地熱能來源于地殼層的巖漿等天然熱能，在開發(fā)地熱能的同時滿足人類的供暖需求。北方城市多建立了地熱系統(tǒng)用于冬季供暖，這種方式不僅減少了電能的使用，還減少了燃煤等化石能源的使用，從而為綠色經(jīng)濟的實現(xiàn)提供了寶貴的幫助。但是地熱能的利用同水能利用一般，受到地質(zhì)環(huán)境等方面的限制。

2 新能源技術應用盤點

2.1 家庭智能電網(wǎng)

家庭智能電網(wǎng)管理系統(tǒng)是由美國加州大學設計發(fā)明的一種“家庭能源管理系統(tǒng)”，經(jīng)估算智能管理系統(tǒng)每年能夠產(chǎn)生約兆瓦級別的電能裕量，是傳統(tǒng)家庭使用量的一半，水資源的消耗也僅是傳統(tǒng)家庭的三分之一。其特色是在于安裝了10千瓦時的鋰電池用于能源儲存，晚上用電高峰使用鋰電池中的儲存能源，白天則使用太陽能板吸收能量發(fā)電。智能管理系統(tǒng)可以根據(jù)用電的需求進行電量的調(diào)節(jié)，當家庭中智能電網(wǎng)的能源充裕時，可以向供電網(wǎng)反向輸出電力，節(jié)約能源的整體消耗。

2.2 鋁空氣電池技術

鋁空氣電池技術是一個新型的電池技術，能夠為電動汽車提供19小時的供電時間，能夠?qū)崿F(xiàn)1800公里的續(xù)航里程，期間無需停車充電。相比目前較為先進比亞迪刀片電池、特斯拉三元鋰電池提升不少的性能。鋁空氣電池由一大塊鋁制成的厚面板，從空氣中吸收的氧氣和水參與了鋁空氣電池的化學作用，氧原子吸附在鋁合金表面，將單質(zhì)鋁氧化成氧化鋁，氧化反應釋放熱量，轉(zhuǎn)化成能源，為汽車提供了持續(xù)的動力。單質(zhì)鋁的氧化在空氣中時時刻刻發(fā)生的，沒有限制條件，產(chǎn)生的氧化鋁包裹了鋁單質(zhì)的表面阻止了深層次的鋁單質(zhì)繼續(xù)被氧化的可能，因此，新型的鋁空氣技術新增了電解質(zhì)將表面的氧化層溶解，讓鋁的氧化反應持續(xù)的發(fā)生。

2.3 氫燃料電池汽車

使用氫燃料電池的電動汽車的能夠?qū)崿F(xiàn)500公里的續(xù)航里程，并且加注燃料方面三分鐘內(nèi)完成加料，與加油汽車大致相當。原理是將液態(tài)氫裝入容器中與空氣發(fā)生化學反應生成水，這一過程會產(chǎn)生電能，電能輸送至發(fā)動機，汽車獲得電能前進。相對于鉛酸電池、鋰電池，氫燃料電池唯一的產(chǎn)物是水，不會造成污染，氫燃料的來源由新能源（風能、太陽能）發(fā)電生產(chǎn)，實現(xiàn)了能源行業(yè)到運輸行業(yè)的零污染。

2.4 晶科Eagle+組件

晶科能源在2016年5月21日在上海某展會上推出“Eagle+”的太陽能新型組件，具有極高的能源利用率。新型太陽能組件“Eagle+”是晶科能認證的“Eagle”組件的升級版本，其中運行60片多晶硅晶片產(chǎn)生的電能可達275瓦，遠高于市場同類量化產(chǎn)品的發(fā)電功率。晶科能源“Eagle+”系列組件，采用創(chuàng)新的電池片制造技術與組件封裝工藝，在環(huán)境溫度85℃、環(huán)境相對濕度85%的條件下，PIDFree性能是國際電工委員會(IEC)標準的10倍?！癊agle+”系列組件的全新技術參數(shù)和全新材料能夠在長周期使用后不會發(fā)生形變或者斷裂的現(xiàn)象，十分可靠。

2.5 冷熱電三聯(lián)供

冷熱電三聯(lián)供CCHP是以天然氣為主要燃料帶動燃氣輪機、微燃機或內(nèi)燃機發(fā)電機等燃氣發(fā)電設備運行，產(chǎn)生的電力供應用戶的電力需求，系統(tǒng)發(fā)電后排出的余熱通過余熱回收利用設備向用戶供熱、供冷。作為傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)CHP的擴展，冷熱電三聯(lián)供CCHP不僅可以滿足發(fā)電需求，同時釋放的熱量將成為副產(chǎn)品被回收利用，作為空間加熱、水加熱以及空間冷卻的熱源。該技術常應用于建筑物的空調(diào)設備，而吸收式制冷機產(chǎn)生的電能與廢熱之比可通過變化來滿足特定的要求。

與獨立的供熱與電力系統(tǒng)相比，冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不僅提高了能源效率、節(jié)約了能源，也降低了燃料和能源成本，因而更具有經(jīng)濟效益。而CCHP與例如沼氣等可再生能源的結(jié)合也進一步促進了能源轉(zhuǎn)型，同時通過二氧化碳減排為日益嚴重的溫室效應做出貢獻，潛力不容忽視。

熱電聯(lián)產(chǎn)以天然氣為主要燃料，驅(qū)動燃氣輪機、內(nèi)燃機發(fā)電機或微型燃氣輪機等燃氣發(fā)電設備運行，產(chǎn)生的電能提供生產(chǎn)所需。發(fā)生燃氣機組發(fā)電后排出的高溫高壓余熱燃氣通過余熱回收裝置，再次提高能源的利用率，為用戶提供冷、熱等能源。作為傳統(tǒng)能源熱電聯(lián)產(chǎn)模式的延伸，熱電聯(lián)產(chǎn)CCHP不僅可滿足電網(wǎng)電量的需求，而且釋放的熱量余熱還會進一步利用作為發(fā)電副產(chǎn)品回收，作為空間環(huán)境大氣加熱、水體加熱和空間環(huán)境大氣冷卻的熱源。

熱電聯(lián)產(chǎn)CCHP常用于建筑群體大型空調(diào)設備中，通過改變吸收式制冷機產(chǎn)生的電、熱來滿足特定的要求。與獨立的供熱系統(tǒng)相比不僅提高能力利用效率、節(jié)約了能源消耗量，而且降低能源使用成本，具有巨大的經(jīng)濟效益。沼氣等可再生能源與熱電聯(lián)產(chǎn)結(jié)合也推動了能源轉(zhuǎn)型的進一步升級。同時，通過減少二氧化碳排放改善了日益嚴重的溫室效應，其潛力不容忽視。

3 “雙碳”政策目標形勢下新能源技術發(fā)展

3.1 從國家戰(zhàn)略發(fā)展角度看待新能源

制定長遠發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。新的能源發(fā)展形勢下，為保證國家能源安全，必須實現(xiàn)能源生產(chǎn)的獨立性，為實現(xiàn)我國能源發(fā)展的可持續(xù)性及長遠性，保證國家“碳達峰+碳中和”戰(zhàn)略目標順利實現(xiàn)，新能源行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈參與者必著眼于長遠的戰(zhàn)略目標，并制定發(fā)展規(guī)劃。針對能源行業(yè)無須競爭，加大了能源的消耗，應統(tǒng)一合理規(guī)劃，在有序競爭、合理競爭的前提下進一步壯大能源產(chǎn)業(yè)的國際市場競爭力；強化新能源規(guī)劃的引導作用。以新能源發(fā)電為例，國家能源局與地方政府應合理規(guī)劃新能源裝機容量的增長規(guī)模，防止新能源發(fā)電企業(yè)野蠻、無序發(fā)展，有計劃的調(diào)整風、水、光、火等發(fā)電企業(yè)存量比例，確保電網(wǎng)能夠穩(wěn)定消納新能源電力項目增幅，對新能源企業(yè)的技術資質(zhì)嚴格把關，從而更好地推動行業(yè)穩(wěn)定有序發(fā)展。

3.2 持續(xù)提升新能源產(chǎn)業(yè)研發(fā)、創(chuàng)新能力

持續(xù)提升研發(fā)、創(chuàng)新能力，切實保證新能源行業(yè)發(fā)展目標與社會發(fā)展的需求相適應，改革、創(chuàng)新、優(yōu)化、升級其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。以新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)為例，目前我國新能源車輛已突破1000萬輛，相關企業(yè)共計約46萬家，2020年前三個季度新能源汽車相關企業(yè)注冊數(shù)量已突破5.3萬家，上漲47%。新能源汽車企業(yè)專利數(shù)量也正迅猛增長，北京車和家信息技術有限公司實用新型專利已突破380余件，其次為上海蔚來汽車、浙江領跑汽車。新能源汽車行業(yè)的發(fā)展正處于行業(yè)暴發(fā)期間，正確引領行業(yè)發(fā)展方向，是新能源行業(yè)發(fā)展的一個重要研究課題。

科學整合各類可利用資源，提升行業(yè)基礎研究水平和前沿技術的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)應用升級，實現(xiàn)水電技術、風能技術、核能技術、太陽能發(fā)電技術以及各類節(jié)能減排技術和可再生能源技術的綜合發(fā)展，保證各類新能源資源的可循環(huán)利用。

4 結(jié)語

在我國促進新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，我國逐步實現(xiàn)了現(xiàn)代能源體系的重構(gòu)。新能源技術為緩解世界能源危機以及環(huán)境危機等提供了巨大的支持。面對全球越來越嚴格的碳減排和環(huán)保要求，光伏風力發(fā)電、城市生活垃圾制氫技術等，這些新能源技術的綜合效益必然會被國家和企業(yè)深入挖掘，從而為碳中和和碳達峰目標的實現(xiàn)發(fā)揮應有的作用。