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新能源助力碳达峰碳中和

来源:河海大学机电工程学院 作者:施舜锴 张铭芮

能源是经济社会发展的基础和动力源泉,对国家繁荣发展、人民生活改善和社会长治久安至关重要。围绕新能源发展的难点、堵点问题,在创新开发利用模式、构建新型电力系统、深化“放管服”改革等7个方面完善政策措施,为我国如期实现碳达峰碳中和奠定坚实的新能源发展基础。

习近平总书记指出:“要把促进新能源和清洁能源发展放在更加突出的位置”。近年来,我国以风电、光伏发电为代表的新能源发展成效显著,装机规模稳居全球首位,发电量占比稳步提升,成本快速下降,能源结构调整和减碳效果逐步显现。与此同时,新能源开发利用仍存在一些制约因素,比如电力系统对大规模高比例新能源接网和消纳的适应性不足、土地资源约束明显等。清洁能源取代传统能源是大势所趋,合理开发利用水能、风能、生物质能等可再生的清洁能源符合能源发展轨迹,对建立可持续的能源系统,促进国民经济发展和环境保护发挥重大作用。

风能、生物质能和太阳能等可再生能源的开发利用是节约化石能源和解决环境污染的重要途径。目前太阳能低温热水系统和太阳能光伏发电系统的应用都得到了快速发展。在一些地区,家用太阳能热水系统的经济性和能源节约效果已经显现。独立和并网光伏发电系统在技术上已经比较成熟,但由于系统发电成本较高,因此大规模应用需要依赖国家政策,但最终还要通过大幅度降低光伏系统的发电成本来实现。一种集光伏发电与太阳能低温热利用为一体的新型太阳集热器,称为光伏/光热(photo.voltaic/thermal collector,简写为PV_T)集热器的概念于20世纪70年代被提出,这一时期,通过对PV_T集热器的设计、检测和制造,不仅使PV_T集热器得到了发展,而且也带动了太阳电池的进步。但直到近十年来PV_T集热器的研究才越来越受到关注,主要是因为太阳电池效率和太阳集热器效率的提高使PV_T集热器的效率得到提高,而且采用新的设计也使PV_T集热器性能得到了改善。

众所周知,大量矿物燃料的消耗是造成环境污染的主要因素。矿物燃料的短缺和环境污染的日益恶化等问题都促使人们更加关注可再生能的开发和利用,尤其太阳能相关技术的研

发备受关注。太阳能的利用技术从能量转换方式分两类:太阳能光热和太阳能光伏利用技术。从目前的研究看:两种利用技术的转化效率并不理想。光热和光伏技术的结合,即太阳能光伏-光热技术,可以一定程度上提高太阳能综合利用效率。传统太阳能系统是太阳光直接加热水,效率高,但是需要有防冻措施,且在太阳光不充足时需要增加电辅热,受天气影响大,且电加热能耗高。传统发电是将直流电转化为交流电,再提供给用户使用。此PVT 技术有效的将两者结合,系统可以使用太阳能所发的直流电,减少直流变交流和交流变直流的环节,大大增加了太阳能的利用效率,综合利用率可达64%。

[1] 王宝群,姚强,宋蔷,等. 光伏/光热(PV_T)系统概况与评价[J]. 太阳能学报,2009,30(2):193-200. DOI:10.3321/j.issn:0254-0096.2009.02.011.

[2] Kem E C,Russell M C.Combined photovoltaic and thermal hybrid collector systems[A].Presented at 13“IEEE Photovoltaic Specialists Conference[C],Washington,DC,June 5-8,1978,1153一1157.[3] 韩小勇,姜爱宁,张鹏. 一种太阳能光伏光热综合利用技术[J]. 科技创新与应用,2020(10):153-154.

[4] 朱瑞海. 浅谈太阳能光伏-光热技术性能研究与应用[C]. //2015年山东省暖通空调制冷热动学术年会论文集. 2015:998-1001,1005.

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