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【芯视野】站上“碳中和”风口 科技储能将一飞冲天?

报道 二氧化碳是导致全球变暖最主要的温室气体之一已是定论,而气温升高引发的一系列后续问题是地球环境恶化的根源。为此,170多个国家签署《巴黎协定》,努力把全球气温升高幅度控制在2℃范围内,最好是不超过1.5℃。

为了助力实现这一目标,我国已承诺力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值,争取2060年前实现碳中和在今年的政府工作报告中,“扎实做好碳达峰、碳中和各项工作”被列为重点内容,一时之间,围绕“碳中和”、“碳达峰”的政策和措施纷纷出台,成为社会各界谈论的热点话题。而实现碳中和所带来的能源、交通、网络等多个领域的一系列变革正开启下一个新风口。

(注:“碳”是指二氧化碳,“碳达峰”指的是碳排放进入平台期后,进入平稳下降阶段。当一个组织在一年内的二氧化碳排放通过二氧化碳去除技术达到平衡,就是“碳中和”或“零碳排放”)

新能源转型成去碳化主力

作为发展中的人口大国、世界第二大经济体,中国同时也是一个碳排放大国,在全球前5大碳排放国家中,中国位列其中(中国、美国、印度、俄罗斯、日本)。极具挑战性的是,许多发达国家的碳排放量已经达到峰值并开始呈现下降趋势,而我国的排放水平仍在上升,要想实现目标,中国面临的挑战更严峻。

来源:全球大气研究排放数据库(EDGAR)5.0版、嘉实基金ESG研究部

据统计,目前我国碳排放总量中,发电和工业燃烧占据了一半以上的排量,另外,建筑和交通也是碳排放量的两个主要贡献领域。而这些排放背后的主要原因是使用煤炭、石油等化石能源所致。因此,从化石能源向再生能源转变无疑将是接下来的主要去碳措施。据悉,截至2050年,非化石能源将至少占中国能源结构的80% 。

前不久,华为战略研究院院长徐文伟在分析师大会上表示,“碳达峰、碳中和”正加速向新能源转型,同时也带来了发电、储能以及用电的新挑战。

徐文伟指出,从发电来看,从集中式向分布式演进,意味着发电系统更靠近用户,过去的纯用电场景,今后也会具备自发电能力,这样就产生了更多的双向能源节点,电网具备了网络特征;从储能来看,过去只有发电和用电,能源是用多少发多少,未来新能源为主体的发电,必须有储能的缓冲池,必须实现低成本、零碳排放的大规模储能,并通过智能调度,最大限度利用绿色电能;从用电来看,必须推进综合智慧能源,通过住宅/建筑/工厂能源管理系统,实现零碳社区、零碳园区、零碳城市。因此,徐文伟认为,“我们需要构建智慧能源互联网,实现绿色发电、绿色储电和绿色用电。”

科技储能 大有可为

在向新能源转变过程中,在构建智慧能源互联网过程中,储能技术可以说贯穿了可再生能源、智能电网、负载用电的各个环节。

来源:ADI

“可再生能源有一个特点,就是有一定的间歇性,例如太阳能,阳光好的时候太阳能发电特别多,晚上没有太阳发电就很少,风能也有季节性和区域性的特点,通过储能系统可以让可再生能源的间歇性问题得到很好的解决,这就是‘削峰填谷’。”ADI中国产品事业部市场与应用经理王星炜解释说,“另一方面,新能源汽车的充电功率在逐渐提升,对应的快充系统对电网的压力是很大的,通过储能系统一方面可以调整、减小对电网的压力,另一方面可以快速地给这些新能源汽车补充能量。”

在家庭用电侧,储能能力也渐渐成为一个必选项,例如,家庭用户的太阳能电池板配套的储能系统,如果家里有新能源汽车可以和这种充电配套在一起,即使电网出现短暂性的中断供电,户用的储能系统也可以为关键性的用电器供电。

储能技术在构建绿色能源网络,节能减排中,发挥着越来越多的作用,但同时也面临着新的挑战。

时下,1500V系统正在成为储能系统的一个发展方向,电网以及可再生能源需要配套相应的储能系统。王星炜指出,“目前我们注意到两个方面的挑战:一是高压高功率变换器的使用,功率器件正在慢慢往碳化硅的功率器件去变革,另外一个就是高压的储能系统对整个电池管理芯片耐高压级别的更高要求。”在电动汽车应用中,电动汽车电池的安全也对电池管理芯片提出挑战,例如,关于电动汽车电池的国标中,规定电池热失控下要保证5分钟以内不起火。

对于这些新兴挑战,王星炜表示:“ADI推出的电池管理BMS解决方案可以很好地应对,BMS芯片就是整个电池系统的大脑,它可以持续不断地对电池相关的关键参数做出高精度测量,从而让整个系统可以提前做出准确判断和控制,使整个系统更加优化、效率更高,节能减排的效果更好。

据ADI测算,在新能源汽车上采用其电池管理技术后,每年可以减少7000万吨碳排放;在耗能大户数据中心中采用ADI相关技术后,数据中心的能效提升了30%。

应对气候挑战,已是刻不容缓,在走向碳中和的道路上,我们仍然任重道远。但不容置疑,科技在这一新竞赛中将发挥全面赋能作用,碳中和或将引发以去碳化为标志的一场科技革命,其中,科技储能大有可为。(校对/Sky)

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