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    探索能源行業的“摩爾定律”

    • 發布時間:2022-03-11 14:05
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    探索能源行業的“摩爾定律”

    【概要描述】隨著雙碳目標日益成為全社會的共識,當前關于如何實現雙碳目標的討論也逐漸從務實和概念層面轉向務實和技術層面。在這個過程中,逐漸形成了幾個基本共識: 1. 電力將是未來零碳社會最重要的能源形式; 2、以風能和光能為代表的低碳能源比重有待大幅度提高; 3.能源生產、輸送和使用效率不斷提高; 4、能源消耗需要控制,但減碳不等于節能,能源成本要不斷降低; 5. 能源網絡的數字化至關重要。

    • 發布時間:2022-03-11 14:05
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    一旦儲能技術被突破,芯片技術可能會應用到能源網絡中,能源行業也可能會找到自己的摩爾定律

    隨著雙碳目標日益成為全社會的共識,當前關于如何實現雙碳目標的討論也逐漸從務實和概念層面轉向務實和技術層面。在這個過程中,逐漸形成了幾個基本共識: 1. 電力將是未來零碳社會最重要的能源形式; 2、以風能和光能為代表的低碳能源比重有待大幅度提高; 3.能源生產、輸送和使用效率不斷提高; 4、能源消耗需要控制,但減碳不等于節能,能源成本要不斷降低; 5. 能源網絡的數字化至關重要。

    這些基本共識不難理解,但要實現這些目標,就像“把大象放進冰箱需要三個步驟:開門、放入、關門”的經典問題,說起來容易做起來難。完畢。許多學者和科學家也提出了實現二碳目標的多種可能路徑。

    據芯片設計解決方案龍頭企業新思科技全球高級副總裁、新思科技中國董事長兼總裁葛群介紹,多年來在芯片設計領域積累的能源管理和數字化建模能力將復制到能源場地。 ,以尋找能源行業的“摩爾定律”,不僅為能源行業的結構性改革提供了加速,也為雙碳目標的實現帶來了巨大的助力。

    芯片和雙碳似乎具有有限程度的相關性。但雙重碳目標的基本邏輯是生產更清潔的能源,更有效地傳輸能源,更智能地使用能源。而這些都是芯片設計幾十年來一直在做的事情。葛群打了個比方,“一個芯片集成了幾十億或上百億個晶體管,一個晶體管相當于一個單位用電量,一個芯片相當于一個大規模的能源網絡。實際上,在能源方面消費模型,現實中一個晶體管的復雜度超過了一個家庭,現在我們在優化每個晶體管的能耗,未來同樣的能力也可以用于能源網絡,只是單位從微瓦變成了瓦特和千瓦。”


    要實現這種能力遷移,需要解決很多技術障礙,但從基礎模型來看,能源網絡和芯片設計確實有很多交匯點,我們可以從芯片技術中汲取靈感和經驗。

    碳減排不等于能源減排

    首次提出雙碳目標時,很多人將其理解為環保措施。事實上,二碳目標遠大于環境目標,環境目標通常需要額外的成本才能達到更好的狀態,而前者讓人們可以不受限制地使用更便宜、更清潔的能源。如果控碳簡單地等同于限制高碳能源的生產,必然會引發體育減碳等問題,對人類的生活和生產產生巨大的負面影響。盡管過去一年歐洲能源危機和中國停電的原因很復雜,但激進的減碳措施的影響是無法避免的。

    回顧文明史,人類社會的進步意味著更多的能源消耗。原始社會使用天然可燃物,農業社會使用木柴,早期工業社會使用煤炭,成熟工業社會使用石油和天然氣。人類社會的每一次重大飛躍都始于能源形式的改變。未來的零碳社會也將需要更新形式的能源來滿足更多的能源需求。僅通過限制高碳能源的生產和使用是不可能實現這一目標的。

    要實現這個目標,有兩條可行的路徑。一是加快能源結構重塑,降低高碳能源比重,提高低碳能源比重;二是提高能源利用效率,實現零碳電力。

    將能源轉換為電能是當前技術水平的唯一方法。因為只有電是多源的,所以只有電可以聯網、精準控制,只有電可以通過零碳方式直接生產。然而,人類想要實現零碳電力,難度超乎想象。歐洲能源危機中國停電

    得克薩斯州的缺乏都證明我們距離能源自由還有很長的路要走。在通往能源自由的道路上,可再生能源發電、儲能、能源網絡數字化等技術難題正等待人類攻克。

    新思科技深入研究了整個能源數字化路徑,得出的結論是,在這些技術挑戰中,儲能技術的優先級最高,對整個能源網絡的影響最大。

    儲能——零碳社會的第二個脈搏

    很多人都在談論能源網絡的數字化,并認識到數字化是實現零碳目標必不可少的前提,因為只有數字化才能實現能源的精確控制和高效利用。但在當前的能源網絡中,數字技術的應用是碎片化的。許多物聯網技術和智能控制技術廣泛應用于發電、輸電和用電設備,但整個能源網絡的數字化程度不高。主要瓶頸是當前能源網絡缺乏智能儲能。關聯。

    儲能對整個能源網絡的數字化有多重要?相當于芯片中數據存儲的狀態。數據存儲與數據生產、數據傳輸和數據消費一樣不可或缺。在當今以芯片為中心的數字系統中,數據存儲的容量、速度和安全性是任何計算任務得以實現的先決條件。只有高速、高可靠性的數據存儲才能支持當今龐大而復雜的數字應用。

    傳統電網的儲能容量很小。一個只有電力生產、傳輸和消費的電網就像一個模擬芯片,只有數據的生產、傳輸和消費。它只能完成一些像手持計算器這樣的簡單任務,幾乎不能承擔任何智能應用。智能運營是下一代能源網絡的重要特征。為了實現這一點,需要更先進的能量存儲。如果儲能環節是整個系統的短板,將難以進行有效的智能網絡優化,能源網絡的數字化無法真正實現。

    葛群說,“儲能相當于能源網絡的數字化,沒有儲能能力,即使是最先進的能源消費模式也無法使用。”

    說儲能一定要提到鋰電池也是一種誤解。鋰電池作為能源網絡“最后一公里”的動力電池非常稱職。然而,對于大規模的能源網絡,鋰電池并不是最好的儲能方式。其安全風險高、循環壽命短、環境適應性差、儲能成本高。

    多位儲能技術專家向《財經》十一人介紹,儲能技術非常多樣化。成熟的技術包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能和鉛酸電池。比較成熟的技術包括鋰電池、液流電池和超級電容器。此外,還有燃料電池、熱能儲能、熔鹽電池等,各種儲能技術的響應時間和應用場景各不相同。

    目前,儲能投資不足的缺點正在改善。例如,北京冬奧會保障電力的儲能產品就是液流電池之一。該類型電池的技術特點對電網級儲能和并網風能和太陽能具有較好的適應性。

    在未來的儲能技術發展中,芯片發展的經驗值得借鑒。在芯片的發展過程中,數據存儲本質上是多樣化的。芯片內部有多級緩存,還有內存、固態硬盤、機械硬盤。同時,磁帶這種看似古老的技術,依然具有強大的生命力。由于數據存儲需求各不相同,因此每種存儲技術都有其最佳用例。在儲能技術的發展中,也應該遵循同樣的方式。儲能絕對不等于鋰電池,甚至儲能也不等于電池。即使是抽水蓄能等古老的儲能方法也可以在能源網絡數字化過程中發揮更大的作用。

    未來能源網絡中的儲能技術應滿足哪些條件?葛群提出了四個標準:極安全、易獲取、數字化、大容量。

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