碳中和國(guó)家戰(zhàn)略與電力限制的關(guān)系及展望

導(dǎo)讀：全面貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，全方位全過(guò)程推行綠色規(guī)劃、綠色設(shè)計(jì)、綠色投資、綠色建設(shè)、綠色生產(chǎn)、綠色流通、綠色生活、綠色消費(fèi)，確保實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)與臨近年底，部分地區(qū)突然限電是什么關(guān)系？社會(huì)上、媒體上眾說(shuō)紛紜。鄧秋實(shí)先生通過(guò)數(shù)據(jù)收集與分析，從某個(gè)側(cè)面論述了國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略與“雙碳”目標(biāo)與限電的關(guān)系，值得一讀。

根據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)出版的報(bào)告指出，在過(guò)去的十年之間，全世界溫室氣體排放量前四位的國(guó)家是：中國(guó)、美國(guó)、歐盟(包括英國(guó))還有印度。前四位國(guó)家的溫室氣體總排放量(不包括土地利用變化)占全球55%。排在前七位的排放國(guó)(包括俄羅斯、日本和國(guó)際運(yùn)輸)排放總量占全球65%。

　　目前存在一種趨勢(shì),即發(fā)達(dá)國(guó)家消費(fèi)產(chǎn)品的排放量(排放分配給購(gòu)買(mǎi)和消費(fèi)商品的國(guó)家,而非生產(chǎn)商品的國(guó)家)比基于領(lǐng)土的排放量要高,因?yàn)檫@些國(guó)家通常實(shí)行綠色零碳生產(chǎn),服務(wù)業(yè)更發(fā)達(dá)，而初級(jí)和次級(jí)產(chǎn)品大部分都依靠亞非拉進(jìn)口。在21世紀(jì)第一個(gè)十年，發(fā)達(dá)國(guó)家的消費(fèi)與生產(chǎn)之間的差距不斷擴(kuò)大，但在2007-2008年全球金融危機(jī)之后趨于穩(wěn)定。盡管在過(guò)去的十年里，發(fā)達(dá)國(guó)家基于消費(fèi)終端產(chǎn)品的排放量高于土地的利用排放量，但兩種排放量均在下降。

　　插一句題外話(huà),高收入群體的碳排放占總量的一半左右,而高收入群體占全球總?cè)藬?shù)的10%左右。企業(yè)有碳積分,而未來(lái)個(gè)人是否也有碳積分呢?高收入群體開(kāi)車(chē)或者乘坐飛機(jī)都要消耗碳積分,除非他們乘坐的是電動(dòng)車(chē)或電動(dòng)飛機(jī)。特斯拉每年靠賣(mài)碳積分給傳統(tǒng)制造業(yè)已經(jīng)賺了幾個(gè)億了,以后再增加一個(gè)業(yè)務(wù)售賣(mài)碳積分給個(gè)人也是個(gè)利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。

　　中國(guó)在2012年的碳排放總量已接近美國(guó)與歐洲碳排放總量的總和,中國(guó)的人均排放量已接近歐洲國(guó)家平均水平,但仍然遠(yuǎn)低于美國(guó)。從體量和增長(zhǎng)趨勢(shì)上中國(guó)的碳排放將對(duì)全球碳排放趨勢(shì)產(chǎn)生關(guān)鍵影響,因此,中國(guó)也是全球開(kāi)展碳減排和低碳發(fā)展的最主要區(qū)域。

　　然而中國(guó)替很多的西方國(guó)家承擔(dān)了初級(jí)和次級(jí)產(chǎn)品的生產(chǎn),比如蘋(píng)果手機(jī)、阿迪達(dá)斯、耐克等等,這就相當(dāng)于承擔(dān)了其他國(guó)家的碳排放指標(biāo),隱含碳排放。根據(jù)OECD(經(jīng)合組織)數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)凈因出口貿(mào)易產(chǎn)生的碳排放在2015年就已經(jīng)高達(dá)21億噸左右。接近當(dāng)時(shí)美日加英四國(guó)的隱含碳排放的總和。中國(guó)是世界上被轉(zhuǎn)移隱含碳排放最多的國(guó)家,進(jìn)口產(chǎn)品的隱含排放(2億噸二氧化碳)遠(yuǎn)小于出口產(chǎn)品的隱含排放(21億噸二氧化碳),說(shuō)明其他國(guó)家尤其是西方發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)國(guó)際貿(mào)易向中國(guó)轉(zhuǎn)移了大量的二氧化碳排放。中國(guó)出口中的隱含碳總量10倍于中國(guó)進(jìn)口其他國(guó)家產(chǎn)品的隱含碳排放。

　　中國(guó)作為世界大國(guó),承擔(dān)了應(yīng)有的義務(wù)。縱觀(guān)歷史每次能源和技術(shù)革命都造就了一個(gè)強(qiáng)國(guó),如日不落帝國(guó)英國(guó)和全球霸主美國(guó)。這一次中國(guó)破釜沉舟,承擔(dān)了全球碳中和的大部分指標(biāo),也是為了搶占新工業(yè)體系轉(zhuǎn)型的先機(jī)。眾所周知,工業(yè)生產(chǎn)和火力發(fā)電是中國(guó)最主要的碳排放部門(mén),兩者一共貢獻(xiàn)了中國(guó)85%的碳排放。燃煤是中國(guó)碳排放最主要的燃料來(lái)源,占中國(guó)排放總量的70%。制造業(yè)聚集和以煤為主的能源結(jié)構(gòu)是中國(guó)碳排放量較高的最主要原因。

　　為了減少碳排放并向低碳零碳過(guò)渡,政府首先就要限制能源消耗,而限制電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)是最直接有效的辦法。全國(guó)內(nèi)的制造企業(yè)大大小小數(shù)十萬(wàn)家,就像房地產(chǎn)行業(yè)一樣,粗獷發(fā)展了30年,缺乏能源管理觀(guān)念。面對(duì)突如其來(lái)的命令,不知所措,缺乏應(yīng)對(duì)措施。比如,新聞上報(bào)道廣西某電力科技公司宣稱(chēng)可以自循環(huán)發(fā)電,只要輸入1度電,能發(fā)10度電。讓人啼笑皆非。這都是限電新政策與落后生產(chǎn)力產(chǎn)生了根本矛盾。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)急需升級(jí),以順應(yīng)如今碳中和的大勢(shì)。現(xiàn)代工業(yè)制造發(fā)展還要兼顧考慮環(huán)境問(wèn)題,構(gòu)建綠色低碳的工業(yè)體系,不僅是實(shí)現(xiàn)碳中和的必要手段,對(duì)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展也意義重大。新的電力架構(gòu)的構(gòu)建,儲(chǔ)能電池的研發(fā),風(fēng)能光能及核能的使用是未來(lái)整個(gè)零碳社會(huì)的基礎(chǔ)設(shè)施。零碳工業(yè)體系的確定,意味隨著新能源滲透率越來(lái)越高,隨之而來(lái)的是不確定性、波動(dòng)性、分布式。而新型的UPS和儲(chǔ)能電池將有助于緩解甚至解決這些問(wèn)題。

　　最后說(shuō)一下限電對(duì)數(shù)據(jù)中心的影響。限電歸根到底還是對(duì)雙碳政策的回應(yīng)落實(shí),為了減少火電機(jī)組,一方面是要引導(dǎo)末端消費(fèi)者的有序用電,另一方面是從發(fā)電源頭進(jìn)行革新。數(shù)據(jù)中心作為用電大戶(hù),也特別受到政府有關(guān)部門(mén)的重視?？深A(yù)見(jiàn)的是,一些小公司的倒閉。而有財(cái)力的大公司為了實(shí)現(xiàn)低碳,減少購(gòu)火電的成本,已經(jīng)開(kāi)始自建太陽(yáng)能+儲(chǔ)能站,比如佛山世紀(jì)互聯(lián)國(guó)內(nèi)首個(gè)2MWh的儲(chǔ)能項(xiàng)目,就像一個(gè)大充電寶一樣,幫助電網(wǎng)削峰填谷,另一方面提高新能源消納比例。這個(gè)可以算作是輔助電網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

　　再說(shuō)說(shuō)國(guó)外。海外的電力市場(chǎng)是成熟的,有多家公司在市面上進(jìn)行售電,園區(qū)內(nèi)的能源管理也比較完善。國(guó)外的數(shù)據(jù)中心大多也是租電分離的合同模式,電力的市場(chǎng)化使得業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)大大降低。哪家售價(jià)便宜就可以買(mǎi)哪家的電。隨著新能源電站的興建,綠電的價(jià)格更低,客戶(hù)們也會(huì)更多的傾向購(gòu)買(mǎi)綠電。而且為了應(yīng)對(duì)碳中和的大勢(shì),各國(guó)政府也支持大力興建新能源電站。比如,英國(guó)、澳洲等地都在大力興建太陽(yáng)能發(fā)電儲(chǔ)能站,澳大利亞維多利亞州的300MW儲(chǔ)能項(xiàng)目、英國(guó)Burwell 50MW儲(chǔ)能電站位于英國(guó)的Cambrigeshire等。

　　但是隨著可再生能源發(fā)電的大量建設(shè)普及,對(duì)幫助管理電壓水平的無(wú)功功率服務(wù)的需求正在增長(zhǎng),因?yàn)樾履茉吹妮敵鲱l率是不停變化的,根據(jù)droopcontrol下垂控制原理,要穩(wěn)壓穩(wěn)頻就必須通過(guò)無(wú)功調(diào)節(jié),在傳統(tǒng)電網(wǎng)中,火力發(fā)電機(jī)作為無(wú)功功率機(jī),但是在碳中和大背景下又采用了什么辦法呢?在海外,像英國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(ESO)國(guó)家電網(wǎng)對(duì)英國(guó)默西地區(qū)的無(wú)功功率供應(yīng)進(jìn)行了招標(biāo)。Zenobe作為一家英國(guó)本土的公司,建設(shè)了世界上第一個(gè)直接從傳輸網(wǎng)絡(luò)吸收無(wú)功功率的電池。這也是歐洲最大的傳輸連接電池,容量達(dá)到100MW。

　　可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),作為能源大戶(hù)的數(shù)據(jù)中心,配電架構(gòu)也在慢慢發(fā)生變化。雖然電力系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已經(jīng)過(guò)時(shí)(傳統(tǒng)是從發(fā)電端到消費(fèi)者末端的單向路徑),但當(dāng)前電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非?，F(xiàn)代。光纖取代了電纜載波,繼電器更加復(fù)雜和快速,平衡機(jī)構(gòu)的作用已經(jīng)成熟,根據(jù)美國(guó)的聯(lián)邦能源管理委員會(huì)FERC(FEDERALENERGYREGULATORYCOMMISSION)側(cè)重于N-1可靠性模型。這里聚焦的還是用戶(hù)變壓器,未來(lái)數(shù)據(jù)中心園區(qū)內(nèi)會(huì)有專(zhuān)門(mén)的變壓器作為緊急備用變壓器,這種專(zhuān)門(mén)應(yīng)急的變壓器不再是園區(qū)用戶(hù)內(nèi)部的調(diào)度,而是作為所屬市供電局進(jìn)行緊急調(diào)度。這些專(zhuān)用的變壓器應(yīng)該與發(fā)電機(jī)組或是儲(chǔ)能電站連接,向電網(wǎng)提供支撐。

　　此外,UPS的整流器設(shè)計(jì)的初衷并不是將直流電變?yōu)榻涣麟娔嫱苹仉娋W(wǎng),UPS作為輔助電網(wǎng)的設(shè)備局限性很大,有可能出現(xiàn)在公共電網(wǎng)還未解決問(wèn)題時(shí),UPS的電池耗盡即沒(méi)有輔助電網(wǎng)解決問(wèn)題,又使整個(gè)數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵設(shè)施癱瘓,得不償失。應(yīng)該要探索的是利用數(shù)據(jù)中心園區(qū)內(nèi)部的眾多變壓器和柴油發(fā)電機(jī),可以在電網(wǎng)緊急情況下作為橋梁,利用儲(chǔ)能電站幫助電網(wǎng)度過(guò)難關(guān)。

　　未來(lái)數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)架構(gòu)中將會(huì)額外增加新的市供電局專(zhuān)屬應(yīng)急線(xiàn)路,和相應(yīng)的控制室。作為未來(lái)智慧城市的基石,能源物聯(lián)網(wǎng)的一部分,數(shù)據(jù)中心的重要性不言而喻。這對(duì)數(shù)據(jù)中心的從業(yè)人員提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)!

　　來(lái)源：《數(shù)據(jù)中心建設(shè)+》雜志