清潔能源開發利用方式與儲能技術展望

邢利鈞

摘? 要：現階段，隨著人們環保意識的增強，對環境質量也越來越重視。因此，人們對于清潔能源的開發和利用也在不斷深入，以期清潔能源的開發和利用能夠有效地改變目前的生態環境問題。所以，在環保政策的引領下，清潔能源的開發利用已成為熱點項目。該文首先分析了我國清潔能源的發展現狀，其次對清潔能源開發利用方式進行了介紹，最后提出了儲能技術的發展趨勢。

關鍵詞：清潔能源? 開發利用? 儲能技術? 發展趨勢

中圖分類號：X38????????????????????????????? 文獻標識碼：A??????????????????? 文章編號：1672-3791（2021）01（a）-0056-03

Development and Utilization of Clean Energy and Energy Storage Technology

XING Lijun

（Beijing Institute of Urban Planning and Design， Beijing， 100045 China）

Abstract： At present， with the enhancement of people's awareness of environmental protection， people pay more and more attention to environmental quality. Therefore， people's development and utilization of clean energy are constantly deepening in order to effectively change the current ecological environment problems. Therefore， under the guidance of environmental protection policy，the development and utilization of clean energy has become a hot project. This paper first analyzes the development status of clean energy in China， then introduces the development and utilization of clean energy and finally puts forward the development trend of energy storage technology.

Key Words： Clean energy; Development and utilization; Energy storage technology; Development trend

隨著生態環境狀況惡化趨勢日益明顯，大力開展清潔能源的開發與利用已成為一項緊迫工作。但由于我國在利用清潔能源方面存在著一定的短板，需要前期投入巨大的精力與資金進行基礎工程建設。由于人們普遍對清潔能源還未建立起清晰的認識，使得清潔能源在開發與推廣過程中均出現了一定的問題。清潔能源開發利用已成為時代趨勢，應不斷加大技術研發力度，使清潔能源開發與利用得到快速發展。我國的清潔能源開發利用方式主要有如下幾種：水能發電、風能利用、太陽能轉化，通過應用這些技術，使清潔能源得到了合理利用。

1? 我國清潔能源的發展現狀

1.1 清潔能源開發難度大

我國的清潔能源總儲量巨大，但受制于多重因素的影響，在開發清潔能源的過程中產生了諸多問題，這主要表現在以下方面：首先，我國的地形地貌較為復雜，使得儲藏在不宜開發區域內的清潔能源利用率較低。如西南部的高山中儲存著大量的水能資源、西北部的風能資源極為豐富，但由于當地的環境極為惡劣，致使基礎工程建設進展緩慢[1]。其次，清潔能源的總體勘察能力還存在不足之處，開發成本居高不下，并不能體現出清潔能源的價格優勢，各企業缺乏開發清潔能源的動力。

1.2 清潔能源產業化存在困難

為使清潔能源發揮出最佳的使用效率，應打造一條成熟的清潔能源產業鏈，使人們認識到清潔能源的優勢所在，逐步轉變傳統的能源利用模式。但由于我國的清潔能源利用時間還較短，致使自身經驗較為缺乏，亟需在短期內扭轉不利局面。我國在清潔能源產業化方面存在如下困難：（1）水能。我國擁有眾多的河流、湖泊，具備開發利用價值的水資源能夠占據全球總量的1/7，但由于開發不力，致使寶貴的水資源不能發揮出應有的作用，浪費現象嚴重。（2）風能。隨著我國對清潔能源開發的逐步重視，現已在風能資源豐富的區域興建了眾多風力發電設施，僅2020年1～9月份，風力發電量累計已達2971.9億kWh。雖然風力發電總量在持續攀升，但由于風能資源還遠未形成完善的產業鏈結構，風能資源還具有極強的挖掘潛力，需要不斷加大風能資源的利用效率[2]。（3）潮汐能、地熱能。受到地理因素影響，我國的潮汐能及地熱能利用率極低。除地理因素外，技術落后也是產生此狀況的重要原因。（4）核能、氫能。核能及氫能具有極大的開發潛力，雖然我國相關產業發展較為快速，但目前還未形成具備一定規模的配套產業。

2? 清潔能源開發利用方式

2.1 水能發電

我國的水能發電起步相對較早，現已形成了較為成熟的技術應用體系，通過修筑多座大中型水電站，將水能轉化成為電能。當前的水電站依據水流落差的關系，可分為河床式水電站、引水式水電站、壩后式水電站。（1）河床式水電站。河床式水電站將電廠房修建在河床上，利用大壩主體結構與廠房將水流擋住。此種方式較為適合應用于水流速度較快的水電站，還應確保水電站位于河流中游及以下區域。（2）引水式水電站。引水式水電站利用了多條引水通道將水集中在某一區域，如在具有較多彎曲河道、坡面較陡的區域。首先將水源引向處于較高坡度的水電站，利用水流落差位置關系，發揮出水能發電的優勢。（3）壩后式水電站。壩后式水電站較為類似于河床式水電站，但此類水電站的廠房不具備擋水的能力，通常修建有較高的壩體。由于壩體較高，使得此類工程的造價極為高昂，還易引發多種生態環境問題。

2.2 風能利用

風能是一種無污染且較為豐富的清潔能源，現已應用在多個領域之中。風力發電是風能的主要應用形式，包括了以下3種類型：獨立運行、聯合發電、風力并網。其中，獨立運行模式采用的是小型風力發電機，所供電對象僅為單一用戶或少數用戶，將風能儲存在蓄電池中，即可實現全天候穩定供電，無需擔心風力過小的問題。聯合發電則運用了風能及動力機械的雙重方式進行發電。風力并網是將風力發電并入國家電網體系中，通過在風能資源豐富的地區安裝風力發電機，將獲取到的風能轉化成電能。采取此種方式能夠有效節約電廠建設成本，并且生產全過程無需使用煤炭及油類等原料，屬于典型的清潔能源[3]。

風力提水是風能利用的另一種形式，在農牧區及草原上，由于人畜用水量較大，加之自身距離水源較遠，因此提取地下水就成為了一種最為便捷的取水方式。日常主要使用小型提水機即可滿足基本生活需要，為進一步實現農業灌溉等目標，還可以使用提水機及螺旋泵加大水資源的提取總量。

利用風能獲取熱量也是風能利用的主要途徑，可應用在家庭取暖方面。在高緯度地區，由于天氣狀況復雜，為應對嚴寒天氣，人們需采集更多地熱能以供日常生活使用。可利用風力機將風能進行壓縮、轉化進行發電，再將電源接入到電阻絲中，從而獲得一定的熱能。但此種方法不能最大限度地應用電力資源，極易產生浪費現象，故不具備廣泛推廣的基礎。還可以將空氣進行壓縮獲取熱能，再將熱能傳遞到液體中，使液體快速通過阻尼孔噴射出，使得風能利用效率得到提升。

2.3 太陽能轉化

使用太陽能作為清潔能源具有良好的群眾基礎，具有操作簡便、價格低廉的優勢，至今仍然是清潔能源利用的重要方式。利用太陽能轉化的方式主要有如下類型：（1）太陽能發電。可將太陽光匯聚到較大的容器中，使容器內的水分、油、硝酸鹽等物質產生一定數量的蒸汽，推動渦輪機產生電能[4]。（2）太陽能轉化為可儲存電能。可以通過光線集中等方式收集太陽能資源，將其制造成單晶硅、多晶硅、非晶硅等電池。（3）太陽能存儲。可通過顯熱、相變、化學反應等方法，實現太陽能資源的合理存儲。顯熱存儲能夠借助材料在溫度變化時進行熱量儲存。相變存儲則是發揮出材料的熱作用條件，通過相變過程進行太陽能存儲，此種方式具有放熱穩定的特點。化學反應法是指通過化學反應過程中產生的熱量，使太陽能得到合理儲存，此方法能夠實現較長時間的能量儲存，儲存過程中熱損失極少。（4）太陽能在農業生產及生活方面的應用。在農業生產中，利用覆蓋大棚的方式可以集中利用太陽能，使大棚覆蓋下的植物獲得足夠的溫度及光照。另外，還可以使用太陽能熱水器將水加熱到一定程度，為人們的生活提供便利。

3? 儲能技術發展趨勢

隨著全球能源問題及環境保護問題日益突出，人們應積極開發清潔能源，逐步擺脫對化石能源的依賴。為保障清潔能源開發效果，應在生產生活的諸多場景下，大力推廣“去煤化”策略，將煤炭消耗降至最低限度。但由于風力發電及太陽能發電仍存在諸多技術短板，加之極易受到天氣因素影響，無法實現真正的調節控制。據此，可在電力供應的全過程中廣泛應用儲能技術，使電網實時處于安全穩定的運行環境中。

3.1 大規模新型儲能技術

由于電力系統對儲能技術的要求較高，需使用兆瓦級儲能規模的儲能設施，如壓縮空氣儲能、抽水蓄能等。隨著相關技術的成熟，現已開始全面推廣新型儲能技術，經過一段時間的觀察可見，此技術取得了較為滿意的效果[5]。大規模新型儲能技術主要有以下3種形式：（1）大容量電池成組技術。為應對電池儲能不足的問題，應盡量選用大容量單體電池，優化電池連接線路，制定出電池成組標準。（2）儲能系統用變流技術。可強化電池性能，通過優化控制功能，并聯多臺變流器，利用集成化等技術提高操作效率。（3）儲能系統規模化集成技術。通過使用此項技術，可提升系統響應速度，實現儲能系統的標準化。

3.2 靈活儲能技術

為加大清潔能源的利用效率，我國大力發展了可再生資源、分布式發電等，引導清潔能源發電入網。未來可實現家庭光伏電池儲能、電動汽車等相關配套產業發展。隨著清潔能源開發與使用技術不斷成熟，需轉變能源供應方式，建立起以清潔能源為主的能源利用方式。在能源使用方面，要突出清潔與便捷的特點，積極發展電動汽車產業，向用電區域輸電，使局部區域內的電網達到相對平衡狀態。另外，也可以加快新能源進入到能源系統的速度，實現新舊動能的無縫轉換。還應將電動汽車儲能電池并入到能源網絡中，通過協調充電時間，提升充電站利用效率，合理調整錯峰充電時間[6]。

3.3 堅強智能電網技術

在建設儲能配套設施時，應同時開展電網建設工作。在我國的清潔能源供應與需求中，風能、太陽能資源豐富的區域往往電網建設較為薄弱，由于缺少完善的儲能設施，使得自身不具有較強的容納能力，在此狀況下，大量的清潔能源無法利用，產生了嚴重的能源浪費。對此，要依據區域內的能源資源分布情況，在實施基礎電網配套工程的前提下，適時提出了堅強智能電網的全新理念[7]。堅強智能電網主要由特高壓電網組成，輔以分支電網進行協調，能夠滿足不同特點、不同應用場景下的用電需求，具有較強的智能化特征。此技術可應用于將來的全球能源一體化發展，必將有著廣泛且重要的應用渠道。

4? 結語

在傳統能源應用弊端愈發明顯的狀況下，應及時轉變能源利用觀念，大力挖掘清潔能源，落實可持續發展理念，實現經濟效益與社會效益的共同發展。針對我國當前應用清潔能源的狀況，可重點開發水能、風能、太陽能，進一步探索行業發展規律，合理配置產業資源。另外，在積極開展清潔能源開發的同時，還要加強儲能技術的研究工作，樹立起正確的產業發展方向，為今后的儲能技術進步奠定下良好基礎。

參考文獻

[1]?曾慶捷.我國未來儲能技術發展探討[J].山東電力技術，2017（3）：51-53.

[2]?高雅.顛覆性的儲能技術助力清潔能源發展[J].電力設備管理，2016（2）：31-32.

[3]?張靜暉.新能源電力系統中的儲能技術探討[J].城市建設理論研究：電子版，2017（19）：20.

[4]?張愛玲，尹青龍.新能源電力系統中的儲能技術探討[J].科技風，2020（9）：181.

[5]?張清明.清潔能源開發利用方式與儲能技術展望[J].機電信息，2019，599（29）：170-171.

[6]?卜祥宇，劉萬康，朱鵬艷，等.清潔能源開發利用對于實現可持續發展的研究[J].能源與環保，2018， 40（2）：38-42.

[7]?趙海濱.政策工具視角下我國清潔能源發展政策分析[J].浙江社會科學，2016（2）：140-144.