未來能源的發(fā)展

        能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，縱觀人類社會發(fā)展歷史，人類文明每一次重大進(jìn)步都伴隨著能源的改進(jìn)和更替。在過去一百多年里，人類經(jīng)歷了從傳統(tǒng)可再生能源和薪柴時期、煤炭時期、石油時期三個不同階段，今后將進(jìn)入新能源與可再生能源利用的新時期。

        隨著人類使用能源特別是化石能源越來越多，能源對人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的制約越發(fā)突出，對賴以生存的自然環(huán)境的影響也越來越大，礦物質(zhì)能源最終將消耗殆盡，因此，人們開始對風(fēng)能、太陽能、海洋能、生物質(zhì)能、地?zé)岬鹊拈_發(fā)研究與利用。2004年歐洲聯(lián)合研究中心（JRC）根據(jù)各種能源技術(shù)的發(fā)展?jié)摿捌滟Y源量，對未來100年的能源需求總量和結(jié)構(gòu)變化做出預(yù)測：可再生能源的比重將不斷上升，2020、2030、2040、2050和2100年將分別達(dá)到20%、30%、50%、62%和86%。其中，太陽能在未來能源結(jié)構(gòu)中的比重將越來越大。

        在能源發(fā)展史上，一種新的能源占能源總供應(yīng)量的比重由１％上升到50％，替換周期平均需100年。大規(guī)模能源系統(tǒng)的建設(shè)周期一般需要20—30年，新能源從開始研究到推廣應(yīng)用的周期則需要30—50年，許多國家和地區(qū)將可再生能源作為其能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，已有30多個發(fā)達(dá)國家和100多個發(fā)展中國家制定了全國性的可再生能源發(fā)展目標(biāo)，以推動可再生能源的發(fā)展，使之最終代替常規(guī)化石燃料。面對這樣一種能源結(jié)構(gòu)和形式的變化，將會引起一系列經(jīng)濟(jì)和社會的變革。因此，解決能源的結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型問題必須有長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)，面向未來能源的發(fā)展深入分析傳統(tǒng)電網(wǎng)存在的問題，研究和探討解決問題的方法與途徑。

傳統(tǒng)電網(wǎng)的關(guān)鍵難題

        傳統(tǒng)電網(wǎng)（或稱電力系統(tǒng)）是以“發(fā)電、輸電、配電和用電”這種單一流向的供電模式，以電能的生產(chǎn)和使用為基本目標(biāo)，是工業(yè)化社會中電力大量生產(chǎn)和大量消費(fèi)的基礎(chǔ)，也是工業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模效益的具體體現(xiàn)。在電力規(guī)劃和設(shè)計時，更多地從電力負(fù)荷需求和一次能源生產(chǎn)出發(fā)，研究和確定電源點(diǎn)、輸電路徑、送電容量和電壓等級，以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，很少考慮需求側(cè)的能源利用問題。在整個能源生產(chǎn)、供給，直到終端用戶消費(fèi)的過程中，有56.2%的能源被浪費(fèi)，而僅在電力生產(chǎn)過程中就有平均68.8%的能源損失，電力傳輸和分配過程中還有約5%的能源損失。

        在電力生產(chǎn)流程中，生產(chǎn)的電力與用戶消耗的電量需要平衡，與其他工業(yè)生產(chǎn)利用供應(yīng)鏈上的存儲實(shí)現(xiàn)供需平衡的方式所不同，電力的供需平衡主要通過電力資產(chǎn)（設(shè)備或設(shè)施）的備用，以及對發(fā)電生產(chǎn)的調(diào)度，實(shí)現(xiàn)發(fā)、供平衡。在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，僅為數(shù)不多的抽水蓄能電站具有儲能調(diào)峰的功能，由于負(fù)荷在各時間段的非均衡性，致使大量的發(fā)電和電網(wǎng)資產(chǎn)處于非飽滿利用狀態(tài)，以北美電網(wǎng)為例，發(fā)電與電網(wǎng)資產(chǎn)在95%的時間里，其利用率分別低于75%和90%，也就是說它們在絕大部分時間內(nèi)不能得到充分利用。

        此外，近年來風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電快速發(fā)展，特別是風(fēng)電的發(fā)展勢頭迅猛，遍布全國各地，陸基、海基風(fēng)電齊頭并進(jìn)，按照我國新能源振興規(guī)劃提出的目標(biāo)，預(yù)計到2020年風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1.5億千瓦

        大量間歇式電源的并網(wǎng)對電網(wǎng)形成了新的挑戰(zhàn)，有些地方風(fēng)電場已經(jīng)建成，由于電網(wǎng)不配套或難于調(diào)控，只好停機(jī)或部分停機(jī)，風(fēng)能資源白白流失。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國各主要風(fēng)力發(fā)電企業(yè)2009年丟失的電量超過15億千瓦時，約占風(fēng)電總發(fā)電量的12%。宏觀上來看，電網(wǎng)地規(guī)劃建設(shè)從大的方面，已考慮了我國煤、油、氣、水能等資源儲備的分布與開發(fā)情況，但是沒有充分考慮風(fēng)能資源的分布和接入情況，影響了風(fēng)電場項(xiàng)目預(yù)期的經(jīng)濟(jì)和社會效益。