第三次工业革命的能源革命,在中国同样得到了有效实践。正是基于矿物质能源储量和环境承载容量的有限性,人们必将高度重视低碳能源的开发。一旦低碳能源网、智能电网和互联网高度融合,人类以矿物质能源为主支撑的人类活动将会得到彻底的变革。
光伏发电的成本正在与日剧下,多晶硅已从2009年单价400美元/kg、上网电价4元/kWh,下降到2013年的15美元/kg、1元/kWh。可以预见,光伏等新能源发电技术将会得到快速发展,低碳能源网的构筑已经不是梦想。
然而,光伏、风电等许多新能源发电都有一个共同的特点:间歇式运行,这就使得发电与用电难以配备。因此,要实现第三次能源革命,必须构筑具有储能功能的低碳能源网,并通过基于互联网络通信技术建立的智能电网,将发电、储电、供电、用电有机结合起来。
通常能源的表现形式有电能、化学能、机械能和热能等,相应的储能技术有超导储能、蓄电池、燃料电池、抽水蓄能、压缩空气蓄能、飞轮蓄能、弹簧蓄能、冰蓄冷、水蓄热等等。从储能规模看,抽水蓄能和压缩空气蓄能最大,蓄冷蓄热次之,单项工程可以达到吉瓦级;蓄电池和超导蓄能目前处于兆瓦级水平;燃料电池以及飞轮、弹簧等机械蓄能技术目前只能达到千瓦级。从储能密度来看,蓄电池最小,单位立方体积蓄能量约10-2kWh;压缩空气蓄能可达2 kWh;冰蓄冷最大,单位立方体积蓄能量可达10 kWh以上。从单位功率的蓄能成本来看,冰蓄冷、水蓄热最低,每千瓦蓄能成本约300元左右,其他蓄能方式都在1 000元以上。因此在实际工程中,需要根据不同的能源需求形式及其技术经济性,因地制宜灵活选用,切不可一味选用单一的储能方式。
在工程实践中,能源需求的形式是多样化的。采用电力驱动对低碳能源网的支持最直接,由此导致的产业革命是广泛而深远的。一般民用建筑所需要的能源主要是电能、空调用冷、采暖和生活用热等,采用建筑储能提高电网负荷率就变得异常重要。在电力用户侧的建筑本体附近选择冰蓄冷技术进行储能,无论是投资、占用场地,还是从能源储放次数导致的效率损失等各方面来看都是最小的。在北方许多风力资源比较丰富的中小城市,由于电力上网条件的制约以及风力发电功率的不确定性,采用电能就地转化为热能并进行必要的储存,满足城市集中供热,可能就是最理想的选择。