中國儲能網(wǎng)訊：在推動西部山區(qū)及更偏遠地區(qū)的經(jīng)濟去碳化過程中，人們談論最多的是風能、太陽能、電動汽車、氫能以及碳捕獲和碳存儲。電網(wǎng)作為相互連接的發(fā)電廠、輸電線路和控制中心，維持著全國的照明，是未來碳中和電氣化世界不可或缺的推動者,我們不該對其避而不談。
洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los Alamos National Laboratory）的能源與經(jīng)濟學研究員瑪麗·尤爾斯（Mary Ewers）研究電網(wǎng)已有十多年，她表示，無論是在設計還是整體容量、存儲和儲備方面，未來實現(xiàn)碳中和需要對電網(wǎng)進行重大改革，因為無論是駕駛汽車還是家庭取暖，耗電量都越來越多。實現(xiàn)碳中和還需要科學向公眾和決策者提供相關(guān)選擇信息，以便他們在各個層面，從社區(qū)到各州乃至各地區(qū)，給予支持并做出最佳選擇。
基于地點的解決方案
尤爾斯利用山間西部（I-WEST）能源可持續(xù)性和過渡倡議引領(lǐng)電能發(fā)展。I-WEST由美國能源部贊助，由洛斯阿拉莫斯國家實驗室牽頭，匯集了各行各業(yè)的人們，以推動向碳中和能源經(jīng)濟的過渡。I-WEST地區(qū)包括亞利桑那州、科羅拉多州、蒙大拿州、新墨西哥州、猶他州和懷俄明州。每個州的社區(qū)都受到了市場向新能源轉(zhuǎn)型的影響。
尤爾斯表示，I-WEST是一項基于地方的倡議，致力于尋找最適合該地區(qū)的戰(zhàn)略和技術(shù)，以減少各部門的碳排放，同時，它可以提供可靠的能源，促進就業(yè)，并推動社區(qū)繁榮。
今年下半年，I-WEST將制定初步的能源轉(zhuǎn)型路線圖，其中包括實現(xiàn)碳中和的途徑，重點聚焦在氫氣、二氧化碳、生物能源和低碳電力這四個主要技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)社區(qū)的意見，路線圖將概述該地區(qū)人民的需求和關(guān)注點、該地區(qū)最適合部署的技術(shù)、可用于碳中和能源的資源、潛在的行業(yè)合作伙伴以及經(jīng)濟和政策前景。
碳中和能源系統(tǒng)不會增加二氧化碳排放量，它是控制氣候變化至關(guān)重要的一環(huán)。
需要廣泛的能源技術(shù)
尤爾斯稱，I-WEST地區(qū)的電力部門每年二氧化碳排放總量達1.66億噸，其中有1.29億噸源于煤炭發(fā)電，3700萬噸源于天然氣發(fā)電。隨著向碳中和電力轉(zhuǎn)變，我們將需要依賴廣泛的能源技術(shù)，包括家喻戶曉的風能和太陽能，以及更先進的技術(shù)，例如將氫氣與天然氣混合，用公用事業(yè)規(guī)模的電池來儲存可變的可再生能源以供按需使用，小型模塊化核反應堆等。
我們需要一些使能技術(shù)來實現(xiàn)這些途徑。碳捕獲可以立即減少點源排放，實現(xiàn)氫生產(chǎn)型碳中和；公用事業(yè)規(guī)模的電池可以讓可再生能源變得可靠；水處理技術(shù)可以減少能源生產(chǎn)用水。
其中一個關(guān)鍵難題就是要從煙囪排放中捕獲碳并將其隔離在地質(zhì)構(gòu)造中，或?qū)⑵溆糜谛滦突炷恋犬a(chǎn)品中。碳捕獲可以減少傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電廠的碳足跡，并最終實現(xiàn)碳中和。
通過與電力生產(chǎn)和傳輸部門、工業(yè)消費者、地區(qū)和農(nóng)村合作社、地方大學以及能源部實驗室之間的研討會，I-WEST已經(jīng)明確了向碳中和過渡的種種挑戰(zhàn)，并找到了最適合該區(qū)域的途徑。該地區(qū)太陽能豐富，理應使用可再生能源。由于該地區(qū)資源充沛、勞動力充足以及基礎設施完備，所以天然氣和氫氣混合成為該地區(qū)能源轉(zhuǎn)型的“橋梁技術(shù)”。由于該地區(qū)擁有開采和再加工鈾的能力，核能發(fā)展前景廣闊。
實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變的首先要平衡輸電網(wǎng)的負載，也就是將供應與波動（可能會增加）的需求相匹配。平衡輸電網(wǎng)的負載，其中一個難題是存儲可再生能源發(fā)電，以便電網(wǎng)在化石燃料無法提供穩(wěn)定電力的情況下處理極端事件。解決措施可以從電網(wǎng)規(guī)模電池入手，或采用泵水蓄能等其他選擇。泵水蓄能利用風力或太陽能將大型蓄水電池組中的水不斷提升高度，然后將水從高處釋放。當水流過水力發(fā)電機進行發(fā)電時，重力做功。然而，水資源供應是有限的，這可能是其中一個影響因素。
地熱是可再生能源的一個地域性選擇，它利用西部地區(qū)的高溫，在沒有電網(wǎng)規(guī)模電池的情況下，仍然可以提供穩(wěn)定的電力。雖然目前的技術(shù)和經(jīng)濟限制了地熱能在該地區(qū)的調(diào)動使用，但正在探索和開發(fā)的新技術(shù)可以大大增加地熱的使用，以實現(xiàn)該地區(qū)的碳中和。
同時也存在著其他挑戰(zhàn)，例如將電力從新來源輸送到最終用戶的傳輸能力有限。另一個挑戰(zhàn)是缺乏地域性的定價體系，這會造成向碳中和能源轉(zhuǎn)變的最大影響因素，即成本。經(jīng)濟因素可以驅(qū)動每一個決定。部署這些新技術(shù)的許多成本將通過地方稅轉(zhuǎn)嫁給消費者，監(jiān)管機構(gòu)必須批準這些費率。這并不意味著每個人的電費都會飆升，因為電力公司通常會進行新的投資，這些投資是通過費率來支付的，但這些問題需要在各個層面采取新的解決方法。
區(qū)域性電網(wǎng)應對這些挑戰(zhàn)將需要萬無一失的全系統(tǒng)計劃。在研究電網(wǎng)漏洞、優(yōu)化其結(jié)構(gòu)和運行以保持電網(wǎng)彈性方面，洛斯阿拉莫斯擁有數(shù)十年經(jīng)驗，在與該地區(qū)利益相關(guān)者合作的I-WEST計劃中處于有利地位。
尤爾斯表示，這不是實現(xiàn)碳中和的單一技術(shù)，而是一系列的解決方案。
