為應(yīng)對(duì)氣候變化，向可再生能源的過(guò)渡正在成為全球能源轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)工作領(lǐng)域。然而，要將電力傳輸?shù)叫枨髠?cè)，一個(gè)強(qiáng)大的電網(wǎng)系統(tǒng)必不可少，否則凈零排放將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

只有將可再生能源產(chǎn)生的電力傳輸?shù)角Ъ胰f(wàn)戶，才能實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。

(資料圖片僅供參考)

全球能源需求正在不斷增長(zhǎng)。隨著世界各國(guó)各地區(qū)努力減少碳足跡、提升能源供給的經(jīng)濟(jì)性、保障能源安全，對(duì)可再生能源的需求尤為突出。風(fēng)能、太陽(yáng)能和水電等可再生能源技術(shù)不斷發(fā)展，為家庭、企業(yè)和社會(huì)提供電力。國(guó)際能源署（IEA）的最新數(shù)據(jù)顯示，如果要在2030年實(shí)現(xiàn)凈零排放，全球電力產(chǎn)量需要在2020年的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)92%；而距離這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)只剩下七年的時(shí)間。今天，加快推進(jìn)可再生能源的發(fā)展比以往任何時(shí)候都更為重要，但只有在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完備，即電網(wǎng)足夠強(qiáng)大的情況下，能源轉(zhuǎn)型才能取得成功。

具體而言，這意味電網(wǎng)需要朝著規(guī)模化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展。否則，可再生能源就無(wú)法充分發(fā)揮其潛力。我們可以將發(fā)電看作是能源系統(tǒng)的心臟，而可靠、高效的輸配電網(wǎng)絡(luò)則為動(dòng)脈和靜脈。它將電能在需要的時(shí)間輸送到需要的地點(diǎn)，以此達(dá)到供需平衡。

據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)（BNEF）估算，到2050年要實(shí)現(xiàn)凈零排放，全球需要建設(shè)1.52億公里的輸電線路。而這是目前全球輸電線路總長(zhǎng)的兩倍，相當(dāng)于地球到太陽(yáng)的距離！這就說(shuō)明了對(duì)電網(wǎng)加大投入的重要性，反之，凈零排放就不可能實(shí)現(xiàn)。

位于紐約海岸近海的Sunrise海上風(fēng)電場(chǎng)，是美國(guó)第一個(gè)采用西門子能源高壓直流輸電（HVDC）技術(shù)的海上風(fēng)電項(xiàng)目。該項(xiàng)目將為60萬(wàn)戶家庭提供清潔能源。

全球能源轉(zhuǎn)型：電網(wǎng)創(chuàng)新技術(shù)方興未艾

積極的一面是，可再生能源的加速發(fā)展也推動(dòng)了全球?qū)椥噪娋W(wǎng)和儲(chǔ)能技術(shù)的需求：例如，歐盟計(jì)劃到2040年新增128吉瓦的電網(wǎng)互聯(lián)容量，中國(guó)的高壓電網(wǎng)容量將在2050年翻一番，美國(guó)將在2040年之前對(duì)35%以上的現(xiàn)有電網(wǎng)資產(chǎn)進(jìn)行升級(jí)改造。

高壓直流輸電（HVDC）是提升電網(wǎng)強(qiáng)度的關(guān)鍵技術(shù)之一。相比傳統(tǒng)的交流（AC）輸電線路，HVDC的線損更低，能夠長(zhǎng)距離高效傳輸電力。世界各地許多大型項(xiàng)目均已經(jīng)應(yīng)用了這項(xiàng)技術(shù)。例如，紐約近海的Sunrise風(fēng)電項(xiàng)目將是美國(guó)第一個(gè)使用西門子能源高壓直流輸電技術(shù)的海上風(fēng)電項(xiàng)目。

電網(wǎng)互聯(lián)是另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)跨境共享可再生能源助力實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型。例如，在NeuConnect項(xiàng)目中，我們將通過(guò)北海海底的高壓輸電電纜，連接歐洲最大的兩個(gè)能源市場(chǎng)：德國(guó)和英國(guó)，滿足兩國(guó)150萬(wàn)戶家庭的電力需求。

此外，伴隨著可再生能源的發(fā)展，電網(wǎng)也日漸向分布式發(fā)電方式轉(zhuǎn)變，這就需要額外的技術(shù)來(lái)平衡負(fù)載和管理電網(wǎng)頻率的波動(dòng)，如同步調(diào)相機(jī)。澳大利亞最早采用了這項(xiàng)技術(shù)：南澳大利亞電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商ElectraNet的電網(wǎng)中，超過(guò)50%的電力來(lái)自可再生能源。這對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)，因?yàn)樘?yáng)不會(huì)24小時(shí)照耀，風(fēng)也不會(huì)一直持續(xù)不斷。為了避免潛在的停電風(fēng)險(xiǎn)， ElectraNet目前為羅伯斯鎮(zhèn)變電站配備了兩個(gè)飛輪同步調(diào)相機(jī)，在系統(tǒng)頻率驟降時(shí)實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

位于澳大利亞羅伯斯鎮(zhèn)的ElectraNet變電站。該變電站安裝了兩臺(tái)飛輪同步調(diào)相機(jī)

減少繁冗，加速能源轉(zhuǎn)型

盡管總體發(fā)展趨勢(shì)良好，但要在能源轉(zhuǎn)型方面取得真正的進(jìn)展，仍需要消弭一些障礙，而重中之重就是加快決策。我們急需簡(jiǎn)化規(guī)劃和審批流程。

根據(jù)國(guó)際能源署的估算，在美國(guó)和歐洲，從審批到建設(shè)完工一條架空輸電線路平均用時(shí)為 10 年，海底電纜的平均交付周期約為 9 年。德國(guó)工業(yè)聯(lián)合會(huì)（BDI）在最近的研究中也提示，新增待審批的可再生能源發(fā)電項(xiàng)目數(shù)量在未來(lái)八年可能會(huì)翻一番。

因此，針對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)升級(jí)和新電網(wǎng)投資項(xiàng)目，需要簡(jiǎn)化和加速審批流程，以消除瓶頸，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

西門子能源高壓直流輸電系統(tǒng)換流站照片

可再生能源和電網(wǎng)相結(jié)合，應(yīng)對(duì)能源三難困境

可再生能源不僅能夠應(yīng)對(duì)氣候變化，還可以使我們減少對(duì)化石燃料的依賴，從而保障能源安全。規(guī)劃設(shè)計(jì)良好的電網(wǎng)，可以將包括可再生能源在內(nèi)的低成本能源整合到電網(wǎng)中，降低電價(jià)，從而降低消費(fèi)者和企業(yè)的整體用能成本。同時(shí)，高效輸送可再生能源生產(chǎn)的電力還有助于減少碳排放，推動(dòng)建設(shè)可持續(xù)的能源系統(tǒng)。

目前，全球排放量每年高達(dá) 340 億噸，而如果我們對(duì)此無(wú)動(dòng)于衷，到2050年這一數(shù)字將激增到 530 億噸。這將會(huì)加劇全球變暖，并對(duì)我們賴以生存的地球產(chǎn)生威脅。因此，推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型是唯一選擇；我們也必須要打造堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)，唯此才能構(gòu)建可持續(xù)的、經(jīng)濟(jì)的、可靠的能源系統(tǒng)。只有實(shí)現(xiàn)全球凈零排放目標(biāo)，我們才能為自己、為后代創(chuàng)造一個(gè)可持續(xù)的未來(lái)。

文章作者：霍特（Tim Holt） 西門子能源股份公司 執(zhí)行委員會(huì)成員、執(zhí)行副總裁

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