削弱火电依赖,论新能源汽车与新能源利用的真相(二)

飞天翼

上一篇文章里笔者论证过,如果普及一亿辆电动汽车每年需要消费的电能大约是四千亿度。如果和2015年的发电量相比,大约消费占比只有百分之七,那么推而广之,电动车在发展数亿辆。对于新能源的利用到底是一种什么样的情况。就是一点非常值得推敲的事情。

在未来虽然有很多有前途的新能源利用形式,但是考虑本文的前提是对于数亿辆的电动车进行充电。这样就牵扯上万亿度电能能消费利用。那么能产生真正影响的新能源形式就剩下核能,风能,太阳能三种,其他的诸如地热,潮汐,波浪等等新能源形式,受限于技术,资源禀赋,利用规模等等。显然在未来很长一段时间里,都不能进行数千亿度电的生产。所以也不在本文的讨论范围内,因为很显然讨论这些东西,对应大局没有任何实际的意义。

然而,在剩下的三种新能源形式里,核能是一种稳定的发电形式,事实上核能在很多时候都是额定功率满发。作为电网的基础负载。每年的利用时间竟然高达百分之九十。年利用时间基本都在7000小时以上。在这里作者简单解释下。年利用小时,对于发电站来说,基本的意思就是按照自己的装机功率一年折算的满发的时间。一年的时间是34*365=8760 小时。一般核电都在7000小时以上。事实上核电站除了换料时间以外,基本都是满发状态,而火电的利用小时反而在逐步的退缩。基本在4000到5000小时之间。

相对与核电的稳定发电,风能和太阳能与都是靠天吃饭,风大多发,风小少发。太阳能就更明显,晴天和阴天的区别发电能力差别巨大。虽然已经有厂家研究什么微光发电的电池,然而真正的事实是晴天和阴天的太阳能辐射能力差距可能在十倍以上,普通人对于太能杨的感受容易受到温度和亮度两个条件的影响(我们都是用眼睛和皮肤感受世界)。事实上就算是寒冷的冬天,在中国的大部分地区,正午的阳光辐射的能量也有夏天的二分之一。

风能是一种不稳定能源,年利用小时基本在两千小时。当然可能有很多地方的风电场,一年能刮风四千小时以上,但是很多时候风不够大,所以折算下路,年利用小时就只有两千小时左右,相对来说,太阳能更惨,一年365天,有几十天上百天的阴天,雨天,雾霾天。剩下的,要刨去夜晚,这可是没太阳的。有太阳的时候,夏天的太阳和冬天的太阳那差距很大。所以在大部分地区,年利用率只有1300小时左右 。

弃风限电已经是一个很严重的问题。全国的平均水平在百分之十五左右一直摇摆。个别地区。如甘肃。新疆。东北部分地区。甚至超过百分之四五十。而对于太阳能。每天太阳从东边升起,西边落下。太阳在天上转了一个圈。太阳能的功率曲线也是一个弧线形式。下图是德国电网的一张负载图。

图上黄色的部分代表的就是太阳能的发电出力。在高峰的时段,太阳能出力几乎是整个电网出力的一半。然而从全局看,这些光伏出力就像狼牙一样撕咬这电网出力。所以虽然德国全年的光伏发电仅仅占到了总发电量的百分之五。但是光伏的峰值却给电网的调度产生了巨大的压力。 对于这两种不稳定能用的利用,在小规模的利用基本上通过电网的调节就有一定的消纳能力,但是到了一定水平储能可以说是唯一的出路。对于储能技术。化学储能就是各种堆电池,而且因为是电网运营所以必须要求长寿命。今天能真正看到普及在电网储能前景的电池,就是磷酸锂铁。或者钒液流电池。前者循环寿命几千次。后者循环寿命至少一万次。维护保养好点,两万次也能做到。物理的储能形式,最主要的就是储能电站。或者说的更直白点就是抽水储能电站。上下游有两个大水库。电多时候抽水到上库。用电的时候从上库放水到下库。

电池的效率一般在百分之九十五,抽水储能电站的效率。基本在百分之七十到七十五。因为上下折腾水。而且而且发电机水轮机两次折腾。四分之一的到三成的电就折腾没了。。

然而在新能源汽车普及到上亿辆之后。情况就有可能获得本质的改善。假设我们能推广数亿辆电动车。就会产生上万亿度电的储能能力。在风能利用率最高的西班牙。风能达到总发电量的百分之二十多就难以在容纳更大的规模。在光伏方面。德国的太阳能达到总发电量的百分之五就压力重重。但是如果能大规模的普及电动车,由此带来的储能能力。就会极大的促进风能喝太阳能的发展。即便是按照最保守估计。风能也能超过西班牙百分之二十多的水平。而光伏也会超过德国百分之五的水平。因为电动车只要合理的引导。可以在一天之中的任何时间进行充电的。

如果我们假设风能在这样积极应用环境下达到整个发电量的百分之三十。而光伏发电量占到总发电量的百分之十。那么合计风光发电量就能达到整个发电量的百分之四十。加上核能和和水电的发电。那么我们对于火电的依赖情况就会获得本质上的改善。相对与今天火电占到总发电量的百分之七十。而新的环境下。火电有可能降低到百分之三十以下。

因为上述的影响。电动车的极大普及,我们不仅在汽车终端上,抛弃了石油的依赖。也极大的削弱了在发电侧对火电的依赖。这就最终产生一个积极的效果,我们不仅能极大的改善了对石油的依赖情况。也极大的改善了对煤炭的依赖情况。而因为对石油和煤炭依赖情况的极大改善。对于清洁能源的大力利用。我们对于环境改善也就有了本质的影响。所以在电动车普及规模比较小的时候。几千万辆甚至一亿辆一下。去讨论电动车的能源利用效率。特别是折算成碳排放效率其实意义不大。在电动车大规模的普及之后。这个问题有可能本质就不存在了。因为电动车用的就是风能。光伏等等发出的清洁电。这可能就是新能源汽车和新能源发展的一个最终的真相。

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