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)電結合到一起、熔鹽熱能與光伏發(fā)電結合到一起等方式，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，因為其最終產物為一氧化碳和氫氣，兩者均可二次利用。處理后的產物通過用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)域布置風電轉化設備，使風能有效轉化為電能的一種綠色化能源轉換技術。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，能夠實現(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，將單質鋁氧化成氧化鋁，氧化反應釋放熱量，轉化成能源，為汽車提供了持續(xù)的動力。單質鋁的氧化在空氣中時時刻刻發(fā)生的，沒有限制條件，產生的氧化鋁包裹了鋁單質的表面阻止了深層次的鋁單質繼續(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實現(xiàn)500公里的續(xù)航里程，并且加注燃料方面三分鐘內完成加料，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，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片多晶硅晶片產生的電能可達275瓦，遠高于市場同類量化產品的發(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。“Eagle+”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、微燃機或內燃機發(fā)電機等燃氣發(fā)電設備運行，產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設備，而吸收式制冷機產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合也進一步促進了能源轉型，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)產以天然氣為主要燃料，驅動燃氣輪機、內燃機發(fā)電機或微型燃氣輪機等燃氣發(fā)電設備運行，產生的電能提供生產所需。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)產模式的延伸，熱電聯(lián)產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CCHP常用于建筑群體大型空調設備中，通過改變吸收式制冷機產生的電、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)產結合也推動了能源轉型的進一步升級。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、升級其產業(yè)結構。以新能源汽車生產企業(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 結語

在我國促進新能源產業(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。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。