清洁能源开发利用方式与储能技术展望

邢利钧

摘  要：现阶段，随着人们环保意识的增强，对环境质量也越来越重视。因此，人们对于清洁能源的开发和利用也在不断深入，以期清洁能源的开发和利用能够有效地改变目前的生态环境问题。所以，在环保政策的引领下，清洁能源的开发利用已成为热点项目。该文首先分析了我国清洁能源的发展现状，其次对清洁能源开发利用方式进行了介绍，最后提出了储能技术的发展趋势。

關键词：清洁能源  开发利用  储能技术  发展趋势

中图分类号：X38                              文献标识码：A                    文章编号：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

随着生态环境状况恶化趋势日益明显，大力开展清洁能源的开发与利用已成为一项紧迫工作。但由于我国在利用清洁能源方面存在着一定的短板，需要前期投入巨大的精力与资金进行基础工程建设。由于人们普遍对清洁能源还未建立起清晰的认识，使得清洁能源在开发与推广过程中均出现了一定的问题。清洁能源开发利用已成为时代趋势，应不断加大技术研发力度，使清洁能源开发与利用得到快速发展。我国的清洁能源开发利用方式主要有如下几种：水能发电、风能利用、太阳能转化，通过应用这些技术，使清洁能源得到了合理利用。

1  我国清洁能源的发展现状

1.1 清洁能源开发难度大

我国的清洁能源总储量巨大，但受制于多重因素的影响，在开发清洁能源的过程中产生了诸多问题，这主要表现在以下方面：首先，我国的地形地貌较为复杂，使得储藏在不宜开发区域内的清洁能源利用率较低。如西南部的高山中储存着大量的水能资源、西北部的风能资源极为丰富，但由于当地的环境极为恶劣，致使基础工程建设进展缓慢[1]。其次，清洁能源的总体勘察能力还存在不足之处，开发成本居高不下，并不能体现出清洁能源的价格优势，各企业缺乏开发清洁能源的动力。

1.2 清洁能源产业化存在困难

为使清洁能源发挥出最佳的使用效率，应打造一条成熟的清洁能源产业链，使人们认识到清洁能源的优势所在，逐步转变传统的能源利用模式。但由于我国的清洁能源利用时间还较短，致使自身经验较为缺乏，亟需在短期内扭转不利局面。我国在清洁能源产业化方面存在如下困难：（1）水能。我国拥有众多的河流、湖泊，具备开发利用价值的水资源能够占据全球总量的1/7，但由于开发不力，致使宝贵的水资源不能发挥出应有的作用，浪费现象严重。（2）风能。随着我国对清洁能源开发的逐步重视，现已在风能资源丰富的区域兴建了众多风力发电设施，仅2020年1～9月份，风力发电量累计已达2971.9亿kWh。虽然风力发电总量在持续攀升，但由于风能资源还远未形成完善的产业链结构，风能资源还具有极强的挖掘潜力，需要不断加大风能资源的利用效率[2]。（3）潮汐能、地热能。受到地理因素影响，我国的潮汐能及地热能利用率极低。除地理因素外，技术落后也是产生此状况的重要原因。（4）核能、氢能。核能及氢能具有极大的开发潜力，虽然我国相关产业发展较为快速，但目前还未形成具备一定规模的配套产业。

2  清洁能源开发利用方式

2.1 水能发电

我国的水能发电起步相对较早，现已形成了较为成熟的技术应用体系，通过修筑多座大中型水电站，将水能转化成为电能。当前的水电站依据水流落差的关系，可分为河床式水电站、引水式水电站、坝后式水电站。（1）河床式水电站。河床式水电站将电厂房修建在河床上，利用大坝主体结构与厂房将水流挡住。此种方式较为适合应用于水流速度较快的水电站，还应确保水电站位于河流中游及以下区域。（2）引水式水电站。引水式水电站利用了多条引水通道将水集中在某一区域，如在具有较多弯曲河道、坡面较陡的区域。首先将水源引向处于较高坡度的水电站，利用水流落差位置关系，发挥出水能发电的优势。（3）坝后式水电站。坝后式水电站较为类似于河床式水电站，但此类水电站的厂房不具备挡水的能力，通常修建有较高的坝体。由于坝体较高，使得此类工程的造价极为高昂，还易引发多种生态环境问题。

2.2 风能利用

风能是一种无污染且较为丰富的清洁能源，现已应用在多个领域之中。风力发电是风能的主要应用形式，包括了以下3种类型：独立运行、联合发电、风力并网。其中，独立运行模式采用的是小型风力发电机，所供电对象仅为单一用户或少数用户，将风能储存在蓄电池中，即可实现全天候稳定供电，无需担心风力过小的问题。联合发电则运用了风能及动力机械的双重方式进行发电。风力并网是将风力发电并入国家电网体系中，通过在风能资源丰富的地区安装风力发电机，将获取到的风能转化成电能。采取此种方式能够有效节约电厂建设成本，并且生产全过程无需使用煤炭及油类等原料，属于典型的清洁能源[3]。

风力提水是风能利用的另一种形式，在农牧区及草原上，由于人畜用水量较大，加之自身距离水源较远，因此提取地下水就成为了一种最为便捷的取水方式。日常主要使用小型提水机即可满足基本生活需要，为进一步实现农业灌溉等目标，还可以使用提水机及螺旋泵加大水资源的提取总量。

利用风能获取热量也是风能利用的主要途径，可应用在家庭取暖方面。在高纬度地区，由于天气状况复杂，为应对严寒天气，人们需采集更多地热能以供日常生活使用。可利用风力机将风能进行压缩、转化进行发电，再将电源接入到电阻丝中，从而获得一定的热能。但此种方法不能最大限度地应用电力资源，极易产生浪费现象，故不具备广泛推广的基础。还可以将空气进行压缩获取热能，再将热能传递到液体中，使液体快速通过阻尼孔喷射出，使得风能利用效率得到提升。

2.3 太阳能转化

使用太阳能作为清洁能源具有良好的群众基础，具有操作简便、价格低廉的优势，至今仍然是清洁能源利用的重要方式。利用太阳能转化的方式主要有如下类型：（1）太阳能发电。可将太阳光汇聚到较大的容器中，使容器内的水分、油、硝酸盐等物质产生一定数量的蒸汽，推动涡轮机产生电能[4]。（2）太阳能转化为可储存电能。可以通过光线集中等方式收集太阳能资源，将其制造成单晶硅、多晶硅、非晶硅等电池。（3）太阳能存储。可通过显热、相变、化学反应等方法，实现太阳能资源的合理存储。显热存储能够借助材料在温度变化时进行热量储存。相变存储则是发挥出材料的热作用条件，通过相变过程进行太阳能存储，此种方式具有放热稳定的特点。化学反应法是指通过化学反应过程中产生的热量，使太阳能得到合理储存，此方法能够实现较长时间的能量储存，储存过程中热损失极少。（4）太阳能在农业生产及生活方面的应用。在农业生产中，利用覆盖大棚的方式可以集中利用太阳能，使大棚覆盖下的植物获得足够的温度及光照。另外，还可以使用太阳能热水器将水加热到一定程度，为人们的生活提供便利。

3  储能技术发展趋势

随着全球能源问题及环境保护问题日益突出，人们应积极开发清洁能源，逐步摆脱对化石能源的依赖。为保障清洁能源开发效果，应在生产生活的诸多场景下，大力推广“去煤化”策略，将煤炭消耗降至最低限度。但由于风力发电及太阳能发电仍存在诸多技术短板，加之极易受到天气因素影响，无法实现真正的调节控制。据此，可在电力供应的全过程中广泛应用储能技术，使电网实时处于安全稳定的运行环境中。

3.1 大规模新型储能技术

由于电力系统对储能技术的要求较高，需使用兆瓦级储能规模的储能设施，如压缩空气储能、抽水蓄能等。随着相关技术的成熟，现已开始全面推广新型储能技术，经过一段时间的观察可见，此技术取得了较为满意的效果[5]。大规模新型储能技术主要有以下3种形式：（1）大容量电池成组技术。为应对电池储能不足的问题，应尽量选用大容量单体电池，优化电池连接线路，制定出电池成组标准。（2）储能系统用变流技术。可强化电池性能，通过优化控制功能，并联多台变流器，利用集成化等技术提高操作效率。（3）储能系统规模化集成技术。通过使用此项技术，可提升系统响应速度，实现储能系统的标准化。

3.2 灵活储能技术

为加大清洁能源的利用效率，我国大力发展了可再生资源、分布式发电等，引导清洁能源发电入网。未来可实现家庭光伏电池储能、电动汽车等相关配套产业发展。随着清洁能源开发与使用技术不断成熟，需转变能源供应方式，建立起以清洁能源为主的能源利用方式。在能源使用方面，要突出清洁与便捷的特点，积极发展电动汽车产业，向用电区域输电，使局部区域内的电网达到相对平衡状态。另外，也可以加快新能源进入到能源系统的速度，实现新旧动能的无缝转换。还应将电动汽车储能电池并入到能源网络中，通过协调充电时间，提升充电站利用效率，合理调整错峰充电时间[6]。

3.3 坚强智能电网技术

在建設储能配套设施时，应同时开展电网建设工作。在我国的清洁能源供应与需求中，风能、太阳能资源丰富的区域往往电网建设较为薄弱，由于缺少完善的储能设施，使得自身不具有较强的容纳能力，在此状况下，大量的清洁能源无法利用，产生了严重的能源浪费。对此，要依据区域内的能源资源分布情况，在实施基础电网配套工程的前提下，适时提出了坚强智能电网的全新理念[7]。坚强智能电网主要由特高压电网组成，辅以分支电网进行协调，能够满足不同特点、不同应用场景下的用电需求，具有较强的智能化特征。此技术可应用于将来的全球能源一体化发展，必将有着广泛且重要的应用渠道。

4  结语

在传统能源应用弊端愈发明显的状况下，应及时转变能源利用观念，大力挖掘清洁能源，落实可持续发展理念，实现经济效益与社会效益的共同发展。针对我国当前应用清洁能源的状况，可重点开发水能、风能、太阳能，进一步探索行业发展规律，合理配置产业资源。另外，在积极开展清洁能源开发的同时，还要加强储能技术的研究工作，树立起正确的产业发展方向，为今后的储能技术进步奠定下良好基础。

参考文献

[1] 曾庆捷.我国未来储能技术发展探讨[J].山东电力技术，2017（3）：51-53.

[2] 高雅.颠覆性的储能技术助力清洁能源发展[J].电力设备管理，2016（2）：31-32.

[3] 张静晖.新能源电力系统中的储能技术探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2017（19）：20.

[4] 张爱玲，尹青龙.新能源电力系统中的储能技术探讨[J].科技风，2020（9）：181.

[5] 张清明.清洁能源开发利用方式与储能技术展望[J].机电信息，2019，599（29）：170-171.

[6] 卜祥宇，刘万康，朱鹏艳，等.清洁能源开发利用对于实现可持续发展的研究[J].能源与环保，2018， 40（2）：38-42.

[7] 赵海滨.政策工具视角下我国清洁能源发展政策分析[J].浙江社会科学，2016（2）：140-144.