全球能源和环境危机日益严峻,中国承诺在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。能源电力系统是关键环节,其清洁和绿色化势在必行。当前,可再生能源利用面临挑战,主要由于缺乏大规模、经济的储电技术,导致高比例可再生能源接入电网困难。
报告提出两种解决途径:
- 能源电力需求端节能减碳:通过5G及未来无线通信系统节能降本,采用主设备与辅助设备的整体协同优化方法,结合系统建模、数据驱动和强化学习决策,实现能耗水平降低和成本节约。实际系统测试显示,优化后可节省12%以上的运行成本,并显著降低碳排放。
- 分布式绿能供需平衡实现零碳供能:利用氢能制备和利用技术,构建氢能与电能并重的能源供需系统,实现再生能源等交互和系统并网/独立运行。基于氢能的分布式能源系统可解决储能、可再生新能源消纳、能源电力市场化等重大挑战。
陕西榆林零碳智慧能源站示范项目:
- 2022年7月建成,为省运会运动员村提供零碳供能。
- 创新结构与范式:氢能+多能源优化,实现零碳+经济效益。
- 供电系统:光伏、氢燃料电池发电、电网备用无缝连接。
- 供热系统:地源热泵+浅层地热井,实现热能极致利用。
- 供冷系统:地源热泵+地温导热管,极低成本供冷。
- 信息物理融合系统:感知-通信-计算-优化一体化架构。
社会效益:
- 年化总成本降低,年减少二氧化碳排放相当于植树48万棵。
- 成功为运动员村和隔离酒店提供零碳供能。
产业应用场景:
- 零碳工业与生活园区:利用地区资源和能源优势,打造零碳科创新城。
- 零碳乡村振兴:推动农村清洁能源建设,提高村民生活质量。
- 零碳数据中心与通信基站:构建算力网-通信网-能源网“三网合一”的零碳能源系统。
数据中心能耗和碳排放现状:
- 数据中心年使用电力超过200TWh,预计2030年其耗电量将占全球能耗6%以上。
- 信息通信行业碳排放量占全球碳排放总量的2%以上。
双碳目标路线图思考:
- 榆林实践表明,存在既降低碳排放又降低用能成本的技术途径。
- 数据和通信中心的能源需求增加与碳排放增加可以脱钩。
- 存在脱离政府补贴、依靠市场机制降低碳排放之路。
结论:
- 能源电力系统绿色化势在必行,经济储能技术是利用可再生新能源的关键。
- 氢能赋能的分布式零碳智慧能源系统将深度改变能源结构,为未来数据中心、通信站点提供零碳能源,实现以绿色、分布、市场为标志的能源革命。