在上一篇文章里筆者論證過,如果普及一億輛電動汽車每年需要消費的電能大約是四千億度。如果和2015年的發電量相比,大約消費占比只有百分之七,那么推而廣之,電動車在發展數億輛。對于新能源的利用到底是一種什么樣的情況。就是一點非常值得推敲的事情。
在未來雖然有很多有前途的新能源利用形式,但是考慮本文的前提是對于數億輛的電動車進行充電。這樣就牽扯上萬億度電能能消費利用。那么能產生真正影響的新能源形式就剩下核能,風能,太陽能三種,其他的諸如地熱,潮汐,波浪等等新能源形式,受限于技術,資源稟賦,利用規模等等。顯然在未來很長一段時間里,都不能進行數千億度電的生產。所以也不在本文的討論范圍內,因為很顯然討論這些東西,對應大局沒有任何實際的意義。
然而,在剩下的三種新能源形式里,核能是一種穩定的發電形式,事實上核能在很多時候都是額定功率滿發。作為電網的基礎負載。每年的利用時間竟然高達百分之九十。年利用時間基本都在7000小時以上。在這里作者簡單解釋下。年利用小時,對于發電站來說,基本的意思就是按照自己的裝機功率一年折算的滿發的時間。一年的時間是34*365=8760 小時。一般核電都在7000小時以上。事實上核電站除了換料時間以外,基本都是滿發狀態,而火電的利用小時反而在逐步的退縮。基本在4000到5000小時之間。
相對與核電的穩定發電,風能和太陽能與都是靠天吃飯,風大多發,風小少發。太陽能就更明顯,晴天和陰天的區別發電能力差別巨大。雖然已經有廠家研究什么微光發電的電池,然而真正的事實是晴天和陰天的太陽能輻射能力差距可能在十倍以上,普通人對于太能楊的感受容易受到溫度和亮度兩個條件的影響(我們都是用眼睛和皮膚感受世界)。事實上就算是寒冷的冬天,在中國的大部分地區,正午的陽光輻射的能量也有夏天的二分之一。
風能是一種不穩定能源,年利用小時基本在兩千小時。當然可能有很多地方的風電場,一年能刮風四千小時以上,但是很多時候風不夠大,所以折算下路,年利用小時就只有兩千小時左右,相對來說,太陽能更慘,一年365天,有幾十天上百天的陰天,雨天,霧霾天。剩下的,要刨去夜晚,這可是沒太陽的。有太陽的時候,夏天的太陽和冬天的太陽那差距很大。所以在大部分地區,年利用率只有1300小時左右 。
棄風限電已經是一個很嚴重的問題。全國的平均水平在百分之十五左右一直搖擺。個別地區。如甘肅。新疆。東北部分地區。甚至超過百分之四五十。而對于太陽能。每天太陽從東邊升起,西邊落下。太陽在天上轉了一個圈。太陽能的功率曲線也是一個弧線形式。下圖是德國電網的一張負載圖。
圖上黃色的部分代表的就是太陽能的發電出力。在高峰的時段,太陽能出力幾乎是整個電網出力的一半。然而從全局看,這些光伏出力就像狼牙一樣撕咬這電網出力。所以雖然德國全年的光伏發電僅僅占到了總發電量的百分之五。但是光伏的峰值卻給電網的調度產生了巨大的壓力。 對于這兩種不穩定能用的利用,在小規模的利用基本上通過電網的調節就有一定的消納能力,但是到了一定水平儲能可以說是唯一的出路。對于儲能技術。化學儲能就是各種堆電池,而且因為是電網運營所以必須要求長壽命。今天能真正看到普及在電網儲能前景的電池,就是磷酸鋰鐵。或者釩液流電池。前者循環壽命幾千次。后者循環壽命至少一萬次。維護保養好點,兩萬次也能做到。物理的儲能形式,最主要的就是儲能電站。或者說的更直白點就是抽水儲能電站。上下游有兩個大水庫。電多時候抽水到上庫。用電的時候從上庫放水到下庫。
電池的效率一般在百分之九十五,抽水儲能電站的效率。基本在百分之七十到七十五。因為上下折騰水。而且而且發電機水輪機兩次折騰。四分之一的到三成的電就折騰沒了。。
然而在新能源汽車普及到上億輛之后。情況就有可能獲得本質的改善。假設我們能推廣數億輛電動車。就會產生上萬億度電的儲能能力。在風能利用率最高的西班牙。風能達到總發電量的百分之二十多就難以在容納更大的規模。在光伏方面。德國的太陽能達到總發電量的百分之五就壓力重重。但是如果能大規模的普及電動車,由此帶來的儲能能力。就會極大的促進風能喝太陽能的發展。即便是按照最保守估計。風能也能超過西班牙百分之二十多的水平。而光伏也會超過德國百分之五的水平。因為電動車只要合理的引導。可以在一天之中的任何時間進行充電的。
如果我們假設風能在這樣積極應用環境下達到整個發電量的百分之三十。而光伏發電量占到總發電量的百分之十。那么合計風光發電量就能達到整個發電量的百分之四十。加上核能和和水電的發電。那么我們對于火電的依賴情況就會獲得本質上的改善。相對與今天火電占到總發電量的百分之七十。而新的環境下。火電有可能降低到百分之三十以下。
因為上述的影響。電動車的極大普及,我們不僅在汽車終端上,拋棄了石油的依賴。也極大的削弱了在發電側對火電的依賴。這就最終產生一個積極的效果,我們不僅能極大的改善了對石油的依賴情況。也極大的改善了對煤炭的依賴情況。而因為對石油和煤炭依賴情況的極大改善。對于清潔能源的大力利用。我們對于環境改善也就有了本質的影響。所以在電動車普及規模比較小的時候。幾千萬輛甚至一億輛一下。去討論電動車的能源利用效率。特別是折算成碳排放效率其實意義不大。在電動車大規模的普及之后。這個問題有可能本質就不存在了。因為電動車用的就是風能。光伏等等發出的清潔電。這可能就是新能源汽車和新能源發展的一個最終的真相。
來源:第一電動網
作者:飛天翼
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