一旦技术难点攻克 , 海上风电便有与火电、核电相当的潜力 。GWEC预计 , 全球海上风电的年装机容量将在五年内翻两番;其在全球新增风电装机中的份额 , 将从目前的6.5%增至2025年的21% 。
目前 , 海上风电正在向中远海海域进发 。业界认为 , 漂浮式风力发电机将比目前的固定式海上风机更适合中远海海域 。美国、欧洲、中国政府都在积极推动漂浮式风机的技术进步 , 均已研制了相关实验机组 。
根据国家可再生能源实验室(NREL)的预测 , 海上漂浮式风机可使美国海上风力资源的潜力扩大到每年7000太瓦时(TWh)以上 , 几乎是美国每年总能源消耗量的两倍 。
对太阳能和风能来说 , 其发展的潜力不仅取决于本身的技术进步 , 还要依赖储能技术的发展 。
随着光伏、风电在供电结构中的比例不断升高 , 电网侧的储能规模正在迅速扩大 。2019年底中国电化学储能累积装机功率规模较2015年增长了近十倍 。
抽水蓄能是最成熟、成本最低的储能技术 , 但其发展空间有限 。包括铅蓄电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池等在内的化学储能是当前技术攻关的重点 。业界希望能找到更长寿命、更安全、更低成本的新型电池 。
与抽水蓄能同属物理储能的飞轮储能技术近期发展较快 , 现已在多个风电场建立示范项目 , 有的项目还采用了飞轮和电池混合的储能模式 。
飞轮储能是指通过高速旋转体的旋转进行动能存储 , 同时进行动能和电能之间的转换 。它具有使用寿命长、功率密度更大、充放电迅速等优点 。目前该技术正在走向成熟 , 处于商业化发展的前期 。
未来新能源的雏形氢气是一种古老的气体 , 利用化石能源制氢也是一项成熟技术 。直到风电、光伏大规模开发之后 , 氢气才被人们改称为氢能 。
因为只有通过可再生能源生产的氢气(业界称之为绿氢)才是零碳排放的可再生能源 。它被认为是碳中和时代 , 在无法电气化的领域使用的终极能源 。
可再生能源制氢一般是指电解水制氢 , 即在电解质水溶液中通入电流后产生氢气 , 其技术路线主要分三种:碱性水电解槽制氢、质子交换膜水电解槽制氢和固体氧化物水电解槽制氢 。
绿氢商业化开发需要具备两个因素:可再生能源发电成本下降 , 电解水制氢设备技术进步 。
目前 , 可再生能源发电降低成本的趋势十分清晰 , 电解水制氢设备的技术发展仍面临挑战 。
欧洲国家掌握了全球最先进的电解水制氢设备技术 , 欧洲也是推广绿氢最积极的地区 。欧盟计划在未来十年快速扩大电解槽的市场规模 , 以降低成本 。
不过 , 十年内 , 蓝氢应该是比绿氢更加可行的过渡能源 。蓝氢是指以化石能源制氢 , 并加上CCUS(二氧化碳的捕集、利用与封存) 。因为化石能源制氢技术成熟成本低 , 同时CCUS也在快速发展 。
英国政府此前宣布出资2.2亿英镑促进碳密集型行业清洁低碳转型 , 其中就包括CCUS技术 。同时 , 英国还计划在未来十年内通过差价合约等新机制 , 增加蓝氢供应 。其计划到2030年后再大力发展成本下降的绿氢 。
国际能源署(IEA)发布的《2021年世界能源展望》称 , 到2050年 , 成功实现净零排放将为风力发电机组、太阳能电池板、锂离子电池、绿氢等行业创造每年超过1万亿美元的市场 , 其规模可与当前的石油市场相媲美 。
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