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DOE发布清洁能源应对电力需求增长商业扩张路径主题报告

先进能源科技战略情报研究中心  · 公众号  · 能源 科技自媒体  · 2024-10-12 17:45

正文

8月26日,美国能源部(DOE)发布《商业扩张路径主题报告:清洁能源如何解决不断增长的电力需求》,指出解决不断增长的电力需求需要采取组合方法,利用商业可行的技术满足近期需求,同时为支持长期增长铺平道路,以继续走上清洁能源的未来之路。报告强调,在经济发展(制造业和工业增长、数据中心扩建)和交通、建筑、工业电气化的推动下,未来十年美国电力需求预计将增长约15%-20%,到2050年将翻一番。鉴于此,全面投资电力系统对于应对需求增长至关重要,DOE《商业扩张路径》系列报告明确了如何实现多种可用和新兴能源及电网解决方案的大规模商业部署,为满足当前以及未来电力需求增长提供了可行的技术组合。报告要点如下:

一、《商业扩张路径》技术解决方案支撑电力需求增长的优先事项

DOE《商业扩张路径》系列报告涵盖的一系列能源技术,为解决短期电力需求以及实现长期需求提供了解决方案。太阳能光伏、陆上风电、电池储能和能效解决方案是目前满足不断增长电力需求最容易扩展和最具成本竞争力的资源,除了继续投资这些资源和扩大电网基础设施外,发展下一代地热、核能、电网增强技术、虚拟发电厂等,也将确保随时可用的成本最优、多样化资源组合,以可靠地满足长期需求。不断增长的电力需求为三方面发展提供了机遇,将增加数百吉瓦的发电容量,满足到2030年代中期的电力需求。具体包括:

1、立即投资清洁发电和储能

必须在短期内继续并扩大对《商业扩张路径》系列报告中涵盖的清洁发电和储能技术的研发、示范和部署,以实现到2050年的大规模部署,满足长期需求。从规模上看,这些技术可以提供必要的能力来满足需求并提供其他电网服务,以整合波动性可再生能源。完成当前海上风电和碳捕集与封存(CCS)项目,并大力投资其他发电和储能技术(如先进核能、下一代地热能、长时储能),可实现到2030年代中期为电网增加约65-135吉瓦的容量;到2050年,这些技术预计可提供650-1300吉瓦的装机容量,约为实现净零排放所需新增清洁能源装机容量(700-900吉瓦)的70%-150%。这表明已有足够的技术能力来满足未来需求,为竞争性部署最具成本效益的解决方案提供了途径。如果没有对这些解决方案进行足够投资以实现扩张,按照一切照旧的方式,到2050年将只能增加约45-80吉瓦容量。

2、利用先进电网解决方案增强现有输配电系统

快速扩展商用先进输配电解决方案,如先进导体、电网增强技术、系统自动化技术等,可以提高现有输配电网络的灵活性、效率和有效容量。充分发挥这些先进电网解决方案的潜力,可以释放输配电系统约20-100吉瓦的系统容量,以支持不断增长的电力需求。如果采用组合方式部署先进电网解决方案,还可实现显著增加。通过增强现有电网能力,可在输电线路受限时实现新供电资源的互联,并提高系统效率,从而满足电力需求。考虑到建设新输电线路需要7至10年以上的时间,这些先进电网解决方案可能是解决近期需求增长的重要选择,尤其是在输电容量是主要制约因素的情况下。

3、通过虚拟电厂更有效地满足需求

加速部署商用虚拟电厂可以更有效地平衡需求与供应,并利用分布式资源来支持需求增长。大多数虚拟电厂可以快速部署在电网以满足近期需求,更复杂的虚拟电厂需要对配电系统和电网进行额外投资。在现有30-60吉瓦虚拟电厂容量的基础上,到2030年可能会新增50-100吉瓦容量,到2035年还会进一步增加。预计到2033年,虚拟电厂可满足峰值需求的30%-65%。

二、多行业应用的风险及解决方案

除了加大投资外,还需要解决在多行业应用的风险,加快市场对这些解决方案的接纳,实现大规模部署并有效满足电力需求增长。推进在多个行业普遍采用所面临的风险可以通过建立一致的市场需求、发展行业供应链和人力资源、建立可重复的项目开发模式、继续简化许可和选址流程来解决。

行业势头正在增强。杜克能源最近与亚马逊、谷歌、微软和新科等公司正探索创新融资结构,以支持部署新的碳零排放能源发电(如先进核能)。谷歌与内华达州的NV能源公司宣布推出新的“清洁转型电价”以推动发展下一代地热能。科罗拉多州政府签署了一项法案,计划在2025年2月前建立一个虚拟电厂计划。需要采取关键行动以应对挑战,促进在多个领域的发展,包括:

(1)建立前瞻性的承诺订单,以刺激新一代资源的部署。例如,发展包含前期资本投资的下一代地热能采购承诺新模式;为先进核反应堆类型建立多个承购订单,以获得规模经济效益。

(2)评估虚拟电厂和先进电网解决方案解决近期电力需求的可行性,并快速部署确定的、具有成本效益的解决方案以满足需求。分享部署结果以支持更广泛的认可和执行,从而推动整个行业的采用。

(3)标准化和简化项目开发流程,以简化过程、降低成本并加快部署。例如,虚拟电厂用户注册、发电和储能许可、先进电网解决方案的互操作性和操作流程等。

(4)改革电网规划和市场结构,体现整合和补偿新能源相关解决方案的价值。例如,调整公用事业激励措施,实施清洁、稳定发电的购电协议。

(5)通过与当地社区和劳工团体进行早期、频繁和透明的互动,以降低部署风险,克服采用挑战,确保公平获益。

(岳芳)


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